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np FACHTHEMA Stationen 34 SONDERDRUCK PDF 09 199 aus np Jg.48 (2009), Heft 12, S. 34-36 Norm DIN VDE 0671-200 / -202 Fabrikfertige Stationen – drinnen wie draußen sicher Norm DIN VDE 0671-202 sicher- gestellt Ein Störlichtbogen entsteht im normalen Betrieb einer Schaltan- lage, wenn es innerhalb eines Schaltfeldes zum Beispiel durch ei- nen Fehler in der Isolation einen elektrischen Überschlag von Leiter zu Leiter oder von einem Leiter zu Erdpotenzial gibt. Der wirksame Schutz vor solch einem inneren Fehler ist gemäß der gültigen Norm VDE 0671-202 nicht nur für das Be- dienpersonal sicherzustellen. Ge- nauso muss der verwendete Be- tonkörper mit seinen integrierten Komponenten wie Tür und Druck- entlastungseinrichtung alle Ge- fährdungen von Menschen im un- mittelbaren Umfeld der Station zu- verlässig fernhalten. Zum Nachweis dieser Eigenschaft wird einmal bei geöffneter Tür der begehbaren Station und mit Indika- toren (150 g/m 2 ) im Abstand von 30 cm vor und neben der Schaltan- lage die Anwesenheit einer Bedien- person simuliert und ein Störlicht- bogen bewusst eingeleitet (IAC-A) (Bild 2). In einem zweiten Versuch wird die Auswirkung des inneren Lichtbogens auf Indikatoren (40 g/m 2 ) im Abstand von 10 cm außen vor der Station untersucht. Hiermit wird der Schutz von Passanten nachgewiesen (IAC-B). Werden keinerlei Indikatoren durch die austretenden heißen Gase entzün- det und insgesamt alle fünf Kriteri- en der Norm erfüllt, gilt die Prüfung als bestanden. Zusätzlich zur Klas- sifizierung »IAC-AB« muss die ge- prüfte Stromstärke und die Brenn- dauer des Lichtbogens vermerkt werden. Damit lautet dann die komplette Klassifizierung nach DIN VDE 0671-202: »IAC-AB 21 kA 1 s«. Wegen der stationstypischen Ei- genschaften gilt diese Klassifizie- rung für alle fabrikfertigen Statio- nen des Typs UF30 des Herstellers Betonbau in Kombination mit ABB- Schaltfeldern des Typs ZX0 in Ein- zelfeldausführung und Blockbau- weise. Die freie Mindestraumhöhe beträgt nur 2,4 m. Die Schaltanlage wird an der Wand aufgestellt. Die Mit Ablauf der Übergangsfrist ist zum 1. September 2009 die Norm für fabrik- fertige Stationen (DIN EN 62271-202/ DIN VDE 0671-202) verbindlich. Mit dieser Norm sind unter anderem die Anforderun- gen an die Störlichtbogensicherheit (IAC-Klassifikation – Internal Arc Classified) und die damit verbundenen Prüfkriterien klar definiert. Fabrikfertige Stationen umfassen im Allgemeinen eine Mittelspan- nungs-Schaltanlage, einen Verteil- transformator, eine Niederspan- nungs-Schaltanlage, Hoch- und Niederspannungs-Verbindungen so- wie weitere Hilfseinrichtungen. Sie werden unterschieden in von innen bediente, begehbare und von außen bediente, nicht begehbare Kompaktstationen. Es müssen je- doch nicht zwingend alle o. g. Bau- teile in einer Station integriert sein. Als typgeprüfte Einheiten müssen solche Stationen unter anderem ei- ner Störlichtbogenprüfung unter- zogen werden. Aktuell wurde die Kombination eines begehbaren Betonkörpers der Reihe UF 30 von Betonbau mit der gasisolierten Mittelspannungs- Schaltanlage Typ ZX0 von ABB ge- prüft (Bild 1). Dipl.-Ing. (FH) Ulrich Körner, Produktkoordinator Elektrotech- nik, Betonbau GmbH & Co. KG, Waghäusel (linkes Bild) Dipl.-Ing. Heinz Schwartze, Produktmanager ZX; ABB AG, Ratingen ... der Schaltanlage ZX0 • Bemessungs-Spannung: 12 kV und 24 kV • Kurschlussstromstärke: hier bis 21 kA • Bemessungs-Strom: 630 A und 1250 A für Sammelschiene und Leistungsschalterfelder • Lasttrennschalter mit und ohne Sicherungen • Geprüft und klassifiziert nach VDE 0671 Teil 200 bzw. IEC 62271-200: IAC- AB 21 kA 1 s ... des Betonkörpers UF 3048 • Länge: 4,18 m (3,98 m im Lichten) • Breite: 2,98 m (2,78 m im Lichten) • Höhe: 3,56 m (3,20 m im Lichten, davon 0,80 m Kabelkeller, 2,40 m Schaltraum) • Wandstärken: 0,10 m aus Stahl- beton nach DIN 1045-2 • Tür: 1,10/2,10 m aus technisch eloxiertem Aluminium • Druckentlastung: 3 × Jalousie LLE 100/62 mit Druck- entlastungsklappe bei Überdruck öffnend aus technisch eloxiertem Aluminium (wirksame Quer- schnittsfläche F o jeweils 0,21 m 2 ) • Zwischenboden: Aufgeständerte Bauweise mit Stahl- stützen und Aluminiumprofilen Begehbare Fläche ausgelegt mit 19-fach verleimten finnischen Birken- holzplatten mit Aluminiumwinkel und Querreiberschlössern verriegelt Technische Parameter ...
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34 SONDERDRUCK PDF 09 199 aus np Jg.48 (2009), Heft 12, S. 34-36
Norm DIN VDE 0671-200 / -202
Fabrikfertige Stationen – drinnen wie draußen sicher
Norm DIN VDE 0671-202 sicher-gestellt
Ein Störlichtbogen entsteht imnormalen Betrieb einer Schaltan-lage, wenn es innerhalb einesSchaltfeldes zum Beispiel durch ei-nen Fehler in der Isolation einenelektrischen Überschlag von Leiterzu Leiter oder von einem Leiter zuErdpotenzial gibt. Der wirksameSchutz vor solch einem innerenFehler ist gemäß der gültigen NormVDE 0671-202 nicht nur für das Be-dienpersonal sicherzustellen. Ge-nauso muss der verwendete Be-tonkörper mit seinen integriertenKomponenten wie Tür und Druck-entlastungseinrichtung alle Ge-fährdungen von Menschen im un-mittelbaren Umfeld der Station zu-verlässig fernhalten.
Zum Nachweis dieser Eigenschaftwird einmal bei geöffneter Tür derbegehbaren Station und mit Indika-
toren (150 g/m2) im Abstand von 30 cm vor und neben der Schaltan-lage die Anwesenheit einer Bedien-person simuliert und ein Störlicht-bogen bewusst eingeleitet (IAC-A)(Bild 2). In einem zweiten Versuchwird die Auswirkung des innerenLichtbogens auf Indikatoren (40g/m2) im Abstand von 10 cm außenvor der Station untersucht. Hiermitwird der Schutz von Passantennachgewiesen (IAC-B). Werdenkeinerlei Indikatoren durch dieaustretenden heißen Gase entzün-det und insgesamt alle fünf Kriteri-en der Norm erfüllt, gilt die Prüfungals bestanden. Zusätzlich zur Klas-sifizierung »IAC-AB« muss die ge-prüfte Stromstärke und die Brenn-dauer des Lichtbogens vermerktwerden. Damit lautet dann diekomplette Klassifizierung nachDIN VDE 0671-202: »IAC-AB 21 kA 1s«. Wegen der stationstypischen Ei-genschaften gilt diese Klassifizie-rung für alle fabrikfertigen Statio-nen des Typs UF30 des HerstellersBetonbau in Kombination mit ABB-Schaltfeldern des Typs ZX0 in Ein-zelfeldausführung und Blockbau-weise. Die freie Mindestraumhöhebeträgt nur 2,4 m. Die Schaltanlagewird an der Wand aufgestellt. Die
Mit Ablauf der Übergangsfrist ist zum 1. September 2009 die Norm für fabrik-fertige Stationen (DIN EN 62271-202/DIN VDE 0671-202) verbindlich. Mit dieserNorm sind unter anderem die Anforderun-gen an die Störlichtbogensicherheit (IAC-Klassifikation – Internal Arc Classified)und die damit verbundenen Prüfkriterienklar definiert.
Fabrikfertige Stationen umfassenim Allgemeinen eine Mittelspan-nungs-Schaltanlage, einen Verteil-transformator, eine Niederspan-nungs-Schaltanlage, Hoch- undNiederspannungs-Verbindungen so-wie weitere Hilfseinrichtungen. Siewerden unterschieden in von innenbediente, begehbare und vonaußen bediente, nicht begehbareKompaktstationen. Es müssen je-doch nicht zwingend alle o. g. Bau-teile in einer Station integriert sein.Als typgeprüfte Einheiten müssensolche Stationen unter anderem ei-ner Störlichtbogenprüfung unter-zogen werden.
Aktuell wurde die Kombinationeines begehbaren Betonkörpers derReihe UF 30 von Betonbau mit dergasisolierten Mittelspannungs-Schaltanlage Typ ZX0 von ABB ge-prüft (Bild 1).
Dipl.-Ing. (FH) Ulrich Körner, Produktkoordinator Elektrotech-nik, Betonbau GmbH & Co. KG, Waghäusel (linkes Bild)Dipl.-Ing. Heinz Schwartze, Produktmanager ZX; ABB AG, Ratingen
... der Schaltanlage ZX0
• Bemessungs-Spannung: 12 kV und 24 kV
• Kurschlussstromstärke: hier bis 21 kA
• Bemessungs-Strom: 630 A und 1250 A fürSammelschiene undLeistungsschalterfelder
• Lasttrennschalter mitund ohne Sicherungen
• Geprüft und klassifiziertnach VDE 0671 Teil 200bzw. IEC 62271-200: IAC-AB 21 kA 1 s
... des Betonkörpers UF 3048
• Länge: 4,18 m (3,98 m im Lichten) • Breite: 2,98 m (2,78 m im Lichten) • Höhe: 3,56 m (3,20 m im Lichten,
davon 0,80 m Kabelkeller, 2,40 m Schaltraum)
• Wandstärken: 0,10 m aus Stahl-beton nach DIN 1045-2
• Tür: 1,10/2,10 m austechnisch eloxiertem Aluminium
• Druckentlastung:3 × Jalousie LLE 100/62 mit Druck-entlastungsklappe bei Überdrucköffnend aus technisch eloxiertemAluminium (wirksame Quer-schnittsfläche Fo jeweils 0,21 m2)
• Zwischenboden:Aufgeständerte Bauweise mit Stahl-stützen und AluminiumprofilenBegehbare Fläche ausgelegt mit 19-fach verleimten finnischen Birken-holzplatten mit Aluminiumwinkelund Querreiberschlössern verriegelt
Technische Parameter ...
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Gesamtlänge der Fertigstation er-gibt sich aus dem projektabhängi-gen Umfang von Mittelspannungs-anlage, Niederspannungsanlage,Transformator und Nebeneinrich-tungen (Bild 2).
Beschreibung der verwendetenBeton-Fertigteilstation
Der Grundriss der geprüften Be-ton-Fertigteilstation UF 3048 aus-gebaut mit der nachfolgend be-schriebenen MS-Schaltanlage ist inBild 3 dargestellt. Der Stationskör-
per ist fugenlos aus einem Guss inBetonbauweise hergestellt. Der Zu-gang zur Station findet über eineauf einer Stirnseite eingebaute Al-uminiumtür statt. Sowohl Baukör-per und Wannenflachdach als auchdie Aluminiumtür und Druck-entlastungselemente müssen denzu erwartenden Druckbeanspru-chungen standhalten. Die Alumini-umtür vom Typ TAM3 1,10/2,10 Fa-brikat Betonbau ist mit einem Ka-stenschloss mit Dreipunktverriege-lung und eigens konstruierten in-nen liegenden Türbändern ausge-
stattet. Die begehbare Station istmit einem aufgeständerten Zwi-schenboden, bestehend aus Stahl-stützen, Aluminium-Strangpres-sprofilen und 19-fach verleimtenfinnischen Birkenholzplatten (27mm Dicke), die zudem druckfestmechanisch verriegelt sind, ausge-stattet. Die Höhe des Kabelkellersbeträgt in diesem Fall 0,80 m, dielichte Schaltraumhöhe 2,40 m. DieDruckentlastung findet über dreiAluminium-Jalousien LLE 100/62mit darauf adaptierten Druckent-lastungsklappen Typ EE06 (Fabrikat
Bild 1 (oben): Station unmittelbar nach dem ersten Stör-lichtbogenversuch (IAC-A 21 kA/1 s).
Bild 2 (rechts): Station unmittelbar nach dem zweitenVersuch (IAC-B 21 kA 1 s).
Bild 4: Fabrikfertige Station UF 30102 mit eingebauterMS-Schaltanlage verlässt das Werk.
Bild 3: Grundriss der geprüften Station UF 3048
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Betonbau) statt, deren Schwer-kraftlammellen bei einem Über-druck von 3 bis 10 hPa selbständigöffnen und entsprechend arretie-ren.
Die Druckentlastungselementesind in der Längswand gegenüberder Schaltanlage unmittelbar un-terhalb des Beton-Wannendachesmontiert.
Die Schaltanlage selbst entlastetüber entsprechende Druckentlas-tungsscheiben, die in der Rückseiteder Anlage integriert sind. Die An-lage wurde mit einem Abstand von10 cm zur Außenwand aufgestellt.Der Druck wird somit nach hintenund oben über die Schaltanlagehinweg in den Schaltraum unddann über die oben beschriebenenDruckentlastungs-Einrichtungennach außen abgeleitet.
Anwendung in der Praxis
Auf Grund der relativ kleinen Ein-heit, die im Hochleistungsprüffeldder ABB einer Störlichtbogenprü-fung unterzogen wurde, könnenaus den Ergebnissen der Prüfungenfür die Praxis viele Ausführungsva-rianten unter Verwendung kon-struktiv identischer Komponenten(z. B. Türen, Lüfterelemente, Druck-entlastungsklappen etc.) als stör-lichtbogensicher abgeleitet werden(siehe DIN EN 62271-202, Kap. 6.1und 6.8). Die Raumzellenbauweise
mit vielen unterschiedlichen Mo-dulgrößen ermöglicht hier eineVielzahl von Anwendungsmöglich-keiten (Bild 4 bis 6).
Komfort durch Auswahl
Die Schaltanlage ZX0 bringt war-tungsfreie Vakuum-Leistungsschal-ter mit, und der Anwender kannzwischen reinen hand- oder fern-steuerbaren Motorantrieben an denDreistellungstrennschaltern sowiezwischen Schutz- und kombiniertenSchutz- und Steuergeräten wählen.Neben den Leistungsschalterfeldern(Bild 7) bietet die Anlage auch Lastt-rennschalter mit und ohne Siche-rungen. Mit ihrer modularen Struk-tur und einer Feldmodulteilung von400 bzw. 600 mm ist ZX0 eine sehrkompakte, gasisolierte Schaltanlageund die ideale Lösung für Stadtwer-ke und kleine Versorgungsunterneh-men sowie für die Industrie und öf-fentliche Gebäude. Die fabrikferti-gen, Schwefelhexafluorid(SF6)-be-füllten, werkseitig geprüften, her-metisch abgeschlossenen Schaltan-lagen, mit einem Fülldruck knappüber dem atmosphärischen Druck,erhöhen die Bedienersicherheit,weil ein unbeabsichtigter Kontaktmit aktiven Hochspannungsteilenausgeschlossen ist.
www.betonbau.com
www.abb.de/mittelspannung
Bild 5 (oben): Fabrikfertige Station nach Montage vorOrt.
Bild 6 (rechts): Fabrikfertige Station ausgebaut mit MS-Schaltanlage Fabrikat ABB/Typ ZX0.
Bild 7: Schnittdarstellung eines ZX0-Einspeisefeldes mit Kabel- undSammelschienenmessung.
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www.abb.de/pt
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