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Ruhende Produktionsstätten

Andrea Gillhuber,

Elektrische Prüfungen vor dem Wiederanlauf

In den letzten Monaten sind sind viele Produktionsstätten aufgrund der Corona-Situation vorübergehend stillgelegt worden und laufen nun langsam wieder an. Vor dem Wiederanlauf sollte jedoch die Produktionsanlage elektrisch überprüft werden. Ein Leitfaden. Von Lukas Göck

Produktionsanlagen sollten vor dem Wiederanlauf elektrisch geprüft werden. © Pixabay

In den letzten Wochen und Monaten sind wegen der Pandemie und den damit verbundenen Schutz- und Hygienemaßnahmen viele Produktionsstätten vorübergehend stillgelegt worden. Diese Betriebsruhe führt – anders als man meinen könnte – zu Veränderungen an dem Zustand der eingesetzten Maschinen und Anlagen. Ein altes Sprichwort lautet: „Wer rastet der rostet.“ Dieses Konzept passt auch gut auf diese Situation, denn Stillstand verursacht sogenannte Standschäden, die die Betriebssicherheit und den Arbeitsschutz beeinträchtigen können. Deshalb müssen sie vor einem Wiederanlauf einer Produktionsstätte erkannt und beseitigt werden.

Ein besonderer Fokus sollte hier auf die Prüfung der elektrischen Sicherheit gelegt werden. Als Arbeitgeber ist man laut DGUV (Deutsche gesetzliche Unfallversicherung) dazu verpflichtet, für die elektrische Sicherheit der Produktionsanlagen zu sorgen. Neben der jährlichen Kontrolle der elektrischen Anlagen gemäß ZFgA 81b, § 13, Klausel 3602 müssen laut DGUV auch vor der ersten Inbetriebnahme, nach einer Änderung oder Instandsetzung und vor der Wiederinbetriebnahme die komplette Elektrik einer Produktionsanlage überprüft werden.

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Die Prüfungen vor einer Wiederinbetriebnahme müssen gemäß der DGUV Vorschrift 3 durchgeführt werden. Die genauen Anforderungen für den Ablauf findet man in der Unfallverhütungsvorschrift für elektrische Anlagen und Betriebsmittel. Da das Dokument etwas zu allgemein gehalten ist, werden im Folgenden einige in der Praxis bewährte Vorgehensweisen beschrieben und auf die zum Einsatz kommenden Hilfsmittel eingegangen.

Begehung und visuelle Prüfung der Produktionsstätte

Verkehrswege sowie Ein- und Ausgänge, Fluchtwege

Erst einmal muss die Produktionsstätte gesichtet werden. Hat man während des Stillstandes Geräte und Material in die Verkehrswege gestellt oder die Produktionsstätte als Lagerplatz gebraucht? Wenn ja, muss aufgeräumt und alles, was die Wege verstellt, entfernt und an einen neuen Platz gestellt werden, damit es die Arbeitssicherheit nicht gefährdet.

Das gleiche, was die Verkehrswege betrifft, gilt auch für Ein- und Ausgänge sowie die Fluchtwege. Auch diese müssen frei zugänglich sein.

Kabelwege

Bevor man mit der Prüfung der Elektroanlage beginnt, müssen zwingend die Kabelwege geprüft werden. Hier geht es vor allem um tierische Untermieter, die sich während der Ruhepause breitgemacht haben könnten, Kabel zerbissen oder ihrem Nachwuchs ein Nest gebaut haben könnten. Was auch immer wieder auftritt, sind Wespennester in spannungsfrei geschalteten CEE-Anschlüssen oder in Elektroverteilungen. All diese Dinge müssen bereinigt werden, bevor man wieder Spannung auf die Elektrokabel gibt. Versäumt man dies, kann es zu gewaltigen Kurzschlüssen und sogar Bränden kommen.

Elektrische Prüfungen

Die zuvor genannten Kontrollen dürfen von jedem Mitglied des Fabrikwartungsteams durchgeführt werden, solange die Anlage noch nicht unter Spannung steht. Kontrollen und Messungen, die im nachfolgenden beschrieben werden, dürfen nur von einer Elektrofachkraft (EFK) durchgeführt werden. Hierzu bedarf es einer elektrotechnischen Ausbildung (Geselle/Facharbeiter, staatlich geprüfter Techniker, Industrie- oder Handwerksmeister oder Diplomingenieur) mit einer zusätzlichen Prüfung zur Elektrofachkraft. Hierbei handelt es sich um eine Weiterbildung, die in festen Intervallen aufgefrischt werden muss. Die Norm VDE 1000-10 legt die entsprechenden „Anforderungen an die im Bereich der Elektrotechnik tätigen Personen“ fest.

Die nachfolgend beschriebenen Prüfungen beginnen bei der Einspeisung der Stromversorgung von Seiten des EVU und enden beim Endverbraucher. Der gesamte Prozess ist wie eine Perlenkette zu sehen. Eine Prüfstelle folgt auf die nächste und alle hängen voneinander ab. Da nicht alle Produktionsstätten gleich aufgebaut sind, wird natürlich der eine oder andere Prüfpunkt nicht von Relevanz sein. Deshalb wird die Beschreibung möglichst allgemeingültig gehalten.

Trafostation

Wird die Produktionsstätte von einer eigenen Trafostation versorgt, so muss diese als erstes überprüft werden. Für alle Prüfschritte gilt, dass die Trafostation spannungsfrei geschaltet und gegen Wiedereinschalten gesichert sein muss. Wie dies zu erfolgen hat, hängt von der Art der Trafostation ab.

Erster Prüfschritt ist die bauliche Inaugenscheinnahme:

  • Gibt es Beschädigungen an der Bausubstanz?
  • Sind Dach und die Regenwasserabläufe in Ordnung und unbeschädigt?
  • Ist der Boden trocken und unbeschädigt?
  • Befinden sich keine Fremdkörper (z.B. Blätter / Äste) oder Tiere in der Station?

Reinigungen dürfen nur trocken durchgeführt werden, Ohne den Einsatz von Wasser.

Der zweite Prüfschritt bezieht sich auf die Hochspannungsseite des Transformators. Bevor man hier mit der Kontrolle beginnt, muss eine Isolationsmatte auf den Boden der Trafostation gelegt werden, um den Personenschutz zu gewährleisten. Auch das Tragen von Schutzhandschuhen ist empfohlen.

Achtung: Eine wiederholte Prüfung der Spannungsfreiheit wird dringend empfohlen!

Kontrolliert werden alle Einspeisungskabel und Schienen auf Beschädigungen und Verschmutzung. Eventuell notwendige Reinigungen dürfen nicht mit wasserhaltigen Reinigern erfolgen. Hierfür gibt es spezielle Reinigungsmittel. Immerhin liegen an der Einspeisung der Trafostation 10.000 V bis 20.000 V an. Da kann Feuchtigkeit beim Wiedereinschalten zu einem gewaltigen Feuerwerk führen.

Kabel und Kupferschienen der Einspeisung sind geschraubt, hier ist es erforderlich, die Drehmomente der Verschraubungen zu kontrollieren. Dies sollte man aber erst machen, wenn die Spannungsfreiheit der Anlage nochmal kontrolliert wurde. Die Drehmomente sind in der Anlagendokumentation beschrieben und müssen mit einem passenden Drehmomentschlüssel überprüft werden.

Alle Arbeiten sollten mit Vorher-Nachher-Fotos dokumentiert werden, um im Falle eines Unfalles die Korrektheit der ausgeführten Arbeiten nachweisen zu können.

Was für die Hochspannungsseite des Trafos gilt, ist auch für die Niederspannungsseite der Station relevant. Hier hat man es zwar meist „nur noch mit 3 x 400 V“ zu tun, aber auch die sind wasserempfindlich und lebensgefährlich.

Die dritte Prüfung der Trafostation kann erst erfolgen, wenn die gesamte Anlage wieder eingeschaltet wurde. Neben der Kontrolle der abgehenden Niederspannungen muss die gleichmäßige Auslastung von L1 / L2 / L3 kontrolliert und dokumentiert werden.

Nachdem die Station dann wieder unter Last betrieben wird, empfiehlt es sich, mit einer Wärmebildkamera alle spannungsführenden Teile zu kontrollieren. Die dabei gemachten Aufnahmen gehören in eine Inbetriebnahme-Dokumentation. Treten hier rote Zonen (zu hohe Temperatur) auf, so müssen sofort entsprechende Maßnahmen zur Entstörung eingeleitet werden. Die Station muss umgehend abgeschaltet werden.

Netzqualität

Eine weitere Prüfung ist die Kontrolle der Netzqualität. Hierzu muss ein spezielles Messgerät zur Verfügung stehen.

Die gemessenen Gesamtverzerrungen der Sinusspannung (THD = Total Harmonic Distortion)dürfen fünf Prozent nicht überschreiten. Bei einem Audioverstärker nennt man diesen Messwert Klirrfaktor, um es verständlicher zu machen. Wird der Wert von 5 Prozent überschritten, muss die Ursache gefunden und beseitigt werden. Ursachen können defekte Frequenzumrichter, Beleuchtung mit EVG, Schaltnetzteile usw. sein. Ein erhöhter Stromfluss im Schutzleiter kann darauf hindeuten, dass die Ableitströme diverser Netzfilter zu hoch sind. Auch das kann zu Verzerrungen (THD) der Sinusspannung führen.

Folgende Normen sind für die unterschiedlichen Geräteklassen definiert und legen die zulässigen Grenzwerte pro Gerät / Installationsumgebung fest:

  • Normen für Betriebsmittel
    • Norm IEC 61000-3-2 für Niederspannungsgeräte mit einem Nennstrom von bis zu und einschließlich 16 A
    • Norm IEC 61000-3-12 für Niederspannungsgeräte mit einem Nennstrom von mehr als 16 A und maximal 75 A
  • Normen zur Qualität von Verteilnetzen
    • Norm EN 50160
    • IEEE 519
    • Richtlinie G5/4
    • Norm D.A.CH.CZ
  • Normen bezüglich der Kompatibilität zwischen Verteilnetz und Produkten
    • Norm IEC 61000-2-2 für öffentliche Niederspannungsnetze
    • Norm IEC 61000-2-4 für Niederspannungs- und Mittelspannungs-Industrieanlagen

Die den Normen entsprechenden Grenzwerte der einzelnen Klassen werden schon bei Herstellung und Installation geprüft. Die Messungen, die für den Wiederanlauf gemacht werden, dienen nur der Kontrolle, ob sie noch eingehalten werden.

Notstromversorgung und Notbeleuchtung

Ist die Stromversorgung ohnehin unterbrochen, wegen der Revision der Trafostation, ist dies ein guter Zeitpunkt, die Anlagen für den Netzersatzbetrieb zu überprüfen, wenn vorhanden. Grundsätzlich gibt es zwei Arten:

  • Anlagen, die einen kurzfristigen Ausfall überbrücken können
  • Anlagen, die einen kontinuierlichen Weiterbetrieb ermöglichen

Überbrückung kurzfristiger Ausfälle

Bei den Netzersatzanlagen für einen kurzzeitigen Betrieb handelt es sich meist um Akku-gestützte Systeme. Die vom Akku gelieferte Gleichspannung wird mit einem Wechselrichter in 3-Phasen-Wechselspannung umgesetzt und macht es möglich, die Produktion für kurze Zeit weiterlaufen zu lassen um etwa eine geordnete Abschaltung zu ermöglichen.

Überprüft werden müssen auch die Sauberkeit der Anlage und die Messung aller elektrischen Parameter, die in der Anlagen-Dokumentation angegeben sind. Des Weiteren muss der Zustand der Akkus überprüft werden auf Dichtigkeit und korrekte Verschraubung. Auch die Qualität der abgegebenen Sinusspannung muss kontrolliert werden. Hier kommt wieder der oben erwähnte Netzanalysator zum Einsatz.

Überbrückung für den kontinuierlichen Weiterbetrieb

Die zweite Form der Netzersatzanlagen sind Motorgeneratorsysteme. Ein Diesel- oder Benzinmotor treibt einen Generator an und liefert kontinuierlich elektrische Energie – solange, bis der Brennstoff aufgebraucht ist. Solche Anlagen stehen meist im Freien und bedürfen zunächst einer genauen Kontrolle der baulichen Beschaffenheit:

  • Ist alles fest installiert?
  • Gibt es keine Einnistungen durch Tiere?
  • Sind alle Betriebsstoffe vorhanden?

Für diese Aufgaben ist die EFK nicht gefragt, dies ist das Aufgabengebiet für das Team der mechanischen Werksinstandsetzung. Die EFK ist dann wieder gefragt, wenn es um das Einschalten der Netzersatzanlage geht. Wie bei der Akku-gestützten Netzersatzanlage müssen nach dem Anlauf der Motorgenerator-Kombination die Höhe und die Qualität der abgegebenen elektrischen Energie kontrolliert werden. Es muss eine Überprüfung gemäß der Anlagendokumentation erfolgen und etwaige Abweichungen dokumentiert und eventuell behoben werden, wenn sich Werte außerhalb der Toleranz befinden.

Die Überprüfung der Notbeleuchtung kann erfolgen, wenn die Trafostation noch abgeschaltet ist und die Netzersatzanlage noch nicht eingeschaltet ist. Nach längeren Stillständen wird man feststellen, dass die Akkus der Notbeleuchtung entweder leer sind oder tiefentladen und damit defekt. D.h. es müssen alle Lampen, die Flucht und Verkehrswege beleuchten sollen, auf ihre Funktionsfähigkeit geprüft und eventuell ersetzt werden.

Haupt-Niederspannungsverteilung

Die Haupt-Niederspannungsverteilung ist direkt angeschlossen an der Trafostation und der Netzersatzanlage, wenn vorhanden. Auch hier gilt: Bevor die Prüfarbeiten beginnen, muss die Verteilung spannungsfrei geschaltet und gegen Wiedereinschalten gesichert werden.

Nach der Sichtprüfung der Verteilung und Kabel auf Beschädigungen muss eine vollständige Kontrolle aller Verschraubungen und Steckklemmen erfolgen. Während eines Stillstandes kann es zu Lockerungen kommen. Die dadurch entstehenden Übergangswiderstände führen im schlimmsten Fall zu einem Brand in der Anlage. Ist die Sicht und mechanische Prüfung abgeschlossen, wird die Anlage wieder unter Spannung gesetzt und die Einbauten im Schrank auf ihre elektrische Funktionsfähigkeit geprüft.

Geprüft werden die Leitungsschutzschalter und Lasttrennschalter. Wenn diese nicht funktionieren, muss der sofortige Austausch erfolgen.

Eventuell vorhandene Umschalteinrichtungen für den Netzersatzbetrieb wurden schon vorher durch die Prüfung der Notstromversorgung erledigt.

Auch an der Verteilung müssen alle Spannungen und Stromkreise gemessen werden in Bezug auf Spannungshöhe und die Qualität der Sinusspannung. Es kommen die schon erwähnten Messgeräte zum Einsatz. Hierzu muss die vollständige Dokumentation der Anlage herangezogen werden. Vor allem Stromlaufpläne der Verteilung müssen vorhanden und korrekt sein. Abweichungen müssen nachdokumentiert werden. Wichtig ist auch die gleichmäßige Auslastung von L1 / L2 / L3. Dies ist in der Dokumentation der Anlage einzutragen. Dies gilt für alle ermittelten Messwerte.

Vorher-Nachher-Fotos sollten der Dokumentation beigefügt werden.

Erdungsprüfung

Die Funktionsfähigkeit der Personenschutzeinrichtungen in den Verteilungen hängt essentiell vom Erdungswiderstand der Elektroanlage ab. Dieser wird bei der Erstellung der Elektroverteilungen ermittelt und ist abhängig vom zum Einsatz kommenden Netztyp (IT, TT, TN). Das Messverfahren ist sehr aufwendig und erfordert spezielle Messgeräte.

Eine detaillierte Beschreibung der Messverfahren ist in diesem Dokument "Leitfaden zur Erdungsprüfung" (Download unten) zusammengestellt.

Für die Wiederinbetriebnahme-Prüfung ist es wichtig, dass der Wert, der bei der Errichtung der Elektroanlagen ermittelt wurde, noch erreicht wird und nicht nach oben abweicht. Ist das der Fall, muss die Ursache dafür gesucht werden. Ein häufiger Grund ist zu trockenes Erdreich. Gerade in unseren trockenen Sommern kann es sehr schnell zu erhöhten Erdwiderständen kommen. Wenn das der Fall sein sollte, muss den neuen Umweltbedingungen durch Änderung der Erdungsart Rechnung getragen werden. Die dazu gehörende Norm ist die DIN VDE 0100-410. Sie gibt einen Maximalwert von 100 Ω für den Erdungswiderstand an. In der alten Version der Norm war ein Minimalwert von 2 Ω definiert, dieser ist heute nicht mehr gültig.

Überprüfung der Unterverteilungen

In einer großflächigen Fertigungsanlage gibt es nicht nur die Hauptverteilung, sondern viele nachgelagerte Unterverteilungen. In ihnen befindet sich im Allgemeinen der direkte Personenschutz (RCD/FI). Wichtig ist es, die für den Personenschutz zuständigen RCD (FI) mit der Testtaste auszulösen. Kommt es hier zu Fehlfunktionen, müssen die Schalter ausgetauscht werden.

Auch die Leitungsschutzschalter für die Endverbraucher müssen geprüft und bei Defekt ausgetauscht werden. Die zuvor schon des Öfteren beschriebenen Sichtprüfungen und Reinigungen müssen zudem bei den Unterverteilungen im spannungsfreien Zustand der Anlage erfolgen.

Prüfung von festinstallierten elektrischen Anlagen

Alle Stromversorgungsanschlüsse der festinstallierten Anlagen müssen auf Beschädigungen und dichten Sitz der Kabeleinführungen geprüft werden. Wenn möglich, sollten die festinstallierten Anlagen einzeln kurz in Betrieb gesetzt werden, um ihre Funktion zu prüfen. Zu den festinstallierten Anlagen zählen auch Beleuchtung, Steckdosen und Klemmkästen. Diese müssen mit einem Prüfgerät getestet werden, das Prüfungen gemäß der DIN VDE 0100-600 ermöglicht.

Beschädigungen und Fehlfunktionen müssen vor der Inbetriebnahme der Produktionsanlage beseitigt werden. Auch hier empfiehlt es sich, Vorher-Nachher- Fotos zu machen, um einen ordentlichen Nachweis für die ausgeführten Arbeiten zu haben. Abweichungen von Beschriftungen zur vorhandenen Dokumentation müssen ebenfalls korrigiert werden.

Prüfung von beweglichen elektrischen Anlagen

Die beweglichen Elektrogeräte in der Produktion (Schrauber, Bohrmaschinen, Monitore, PC, Drucker usw.) werden auf Beschädigungen an Stecker und Kabeln kontrolliert. Darüber hinaus ist eine Prüfung der Schutzerdung erforderlich. Hierzu kommt das zuvor erwähnte Messgerät zur Schutzklassen-Messung zum Einsatz. Ein kurzer Funktionstest ist ebenfalls sinnvoll. Geräte mit Beschädigungen, die die Isolation betreffen, müssen ausgemustert werden.

Prüfung der IT-Einrichtungen

Die IT-Einrichtungen fallen, was den Datenanschluss betrifft, nicht unter die DGUV Vorschrift 3, aber da wir es auch mit Kabeln und Steckverbindern zu tun haben, schadet eine Überprüfung nicht. Sollten sich bei der Kontrolle Schäden zeigen, ist eine Kontrolle mit einem Kabeltester angeraten.

Die Kontrolle vermeidet Beschädigungen an den Endgeräten und stellt einen ordentlichen Betrieb sicher.

Fotografische, digitale und schriftliche Dokumentation der Prüfergebnisse

Die „DGUV Vorschrift 3“ macht keine Vorgaben was die Dokumentation der Wiederanlauf-Überprüfung anbetrifft. Aber es ist ratsam, neben den vorgeschriebenen Dokumentationen für die jährliche Überprüfung und die allgemeine technische Dokumentation der Produktionsanlage (Stromlaufpläne usw.) eine eigene Wiederanlauf-Dokumentation zu erstellen.

Neben den allgemeinen Daten wie:

  • Datum
  • Uhrzeit
  • Ort
  • Dauer
  • Gegenstand der Überprüfung

gehören auch die schon mehrfach erwähnten:

  • Vorher-Nachher-Fotos
  • ermittelten Messwerte
  • Namen der beteiligten Personen

in ein solches Dokument.

Spätestens wenn es zu einem Unfall oder Schaden an der Produktionsanlage kommt, werden Versicherungen und Gerichte nach einer Dokumentation fragen. Ist die vorhanden, wird man sich mit der Abwicklung des Schadens bedeutend leichter tun.

Stellt sich noch die Frage: In welcher Form wird die Dokumentation archiviert? In der heutigen Zeit bietet sich natürlich die digitale Form an. Die Dokumentation sollte aber nicht auf einem internen IT-System archiviert werden, denn bei einem Totalverlust von Gebäuden und Anlagen sind dann auch die archivierten Daten weg. Eine Auslagerung in eine externe Cloud ist generell nicht zu empfehlen, da diese Dokumente höchst sicherheitskritische Informationen enthalten.

Es gibt zwei Lösungen für diese Frage:

  • Die reine Papierform, die außerhalb des Betriebes unter Verschluss gelagert wird. „Old School“, aber bewährt.
  • USB-Sticks, die von den verantwortlichen Mitarbeitern verwahrt werden. Einen Master-Stick kann man zusätzlich außerhalb des Betriebes unter Verschluss lagern.

Beide Formen haben Vor- und Nachteile und es ist die Entscheidung der Geschäftsleitung, welche Form gewählt wird.

Hat man all diese Schritte korrekt durchgeführt, ist die Basis geschaffen für einen sicheren Wiederanlauf der Produktion. Die Arbeitssicherheit der Elektroanlage ist geprüft, die Produktionsmaschinerie kann anlaufen.

Der Autor

Lukas Göck, Reichelt Elektronik. © Reichelt Elektronik

Lukas Göck ist Produktmanager bei Reichelt Elektronik.

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1.9 MB
Leitfaden zur ErdungsprüfungBei jeder Elektroinstallation, ob im Wohn-, Industrie- oder gewerblichen Bereich, ist ein ordnungsgemäßer Erdanschluss die Grundvoraussetzung für den sicheren Betrieb der Anlage. Eine ungeerdete Elektroanlage birgt erhebliche Gefahren für die Benutzer und kann zu großen materiellen Schäden führen. Die alleinige Einrichtung einer Erdung ist allerdings noch keine Garantie für Sicherheit: nur durch regelmäßige Kontrollen der Erdung lässt sich die sichere Benutzung einer Elektroinstallation gewährleisten. Je nach Netztyp (IT, TT, TN), je nach Art der Elektroinstallation (Wohn-/Industriebereich, städtisches/ländliches Umfeld) undje nach Art der Sicherheitsabschaltung gibt es unterschiedliche Verfahren für die Erdungsprüfung und -messung.
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