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Bender: Netzqualitätsüberwachung: Vermindertes Brandrisiko in Bestandsanlagen

Netzqualitätsüberwachung: Vermindertes Brandrisiko in Bestandsanlagen

Oftmals werden in Büro- oder Geschäftsgebäuden alte bestehende Niederspannungsnetze mit zusätzlichen Verbrauchern belastet. Es besteht großer Handlungsbedarf, diese zu untersuchen, da leicht Brände entstehen können. Sicherheit schaffen kann eine Nachrüstung mit Power-Quality- und Differenzstrom-Überwachungsgeräten von Bender zur Netzüberwachung in den Bestandsverteilungen.

Oberschwingungsspannung der 15ten Ordnung: Grenzwert ist 0,5 %, gemessener Wert ist  0,78 %

Oberschwingungs- spannung der 15ten Ordnung: Grenzwert ist 0,5 %, gemessener Wert ist  0,78 %

Die Jörg Steffen Ingenieurgesellschaft für Gebäudetechnik und Facility-Management hat jüngst einen Brandfall an der Sicherheitsbeleuchtungsanlage eines Einkaufszentrums erlebt. Noch kurze Zeit davor wurde im Rahmen einer Masterarbeit mit dem Titel „Untersuchung eines Niederspannungsnetzes in einem Einkaufzentrum im Hinblick auf: Netzqualität, Lastfluss und Kurzschluss“ das Niederspannungsnetz des Gebäudekomplexes untersucht.
Um die Netzqualität eines Einkaufszentrums beurteilen zu können, benötigt man ein Echteffektiv-Messgerät (True RMS), das parallel mehrere Messungen wie Ströme, Oberschwingungsspannung, zwischenharmonische Spannungen, Unsymmetrie der Versorgungsspannung, Netzfrequenz, Flickerstärke und Spannungsschwankungen über längere Zeitintervalle und mit höherer Genauigkeit erfasst, analysiert und bewertet. So wurde bei dieser Untersuchung der Netzqualität nach DIN EN 50160 [1] (Messung nach IEC 61000-4-30 Klasse A) ein PEM735-Messkoffer der Firma Bender eingesetzt.

Ungeeignete Netzform

Brandfall bei der Sicherheitsbeleuchtung

Brandfall bei der Sicherheitsbeleuchtung

Das Einkaufszentrum wird durch drei Ortsnetztransformatoren gleicher Leistung versorgt. Bei allen Niederspannungshauptverteilungen (NSHV) ist eine PEN-Brücke zwischen den PE- und N-Sammelschienen zu sehen. Die Netzform von den Transformatoren bis zur NSHV ist ein TN-C-System, und wurde von der NSHV bis zu allen Abgängen als ein TN-S-System aufgebaut. Aufgrund dessen ist die gesamte Netzform des Einkaufszentrums ein TN-C-S-System. Diese Netzform ist heutzutage ungeeignet, da sie den aktuellen Normen bzw. Vorschriften der aktuellen Schutzmaßnahmen gegen einen elektrischen Schlag nicht mehr erfüllt.
Des Weiteren sind aufgrund des Einsatzes von energieeffizienten Geräten, die zunehmend immer mehr Leistungselektronik beinhalten und damit den Stromverlauf verzerren, die Verläufe von Strom und Spannung nicht mehr linear. So treten bei Kombination dieser Netzform und dem Einsatz von ­installierten Verbrauchen, wie PC, Netzteilen, Elektroladesäulen, Wechsel- oder Frequenzumrichter, verschiedene Netz ­rückwirkungen wie Oberschwingungsspannungen, vagabundierende Ströme und zusätzlich eine Belastung der Neutralleiter auf. Dies hat zur Folge, dass EDV-Anlagen gestört oder ganze Anlagen durch einen Brand zerstört werden können.

Hohe Oberschwingungsbelastung

Bei der Untersuchung des NSHV 2 hatten die Messergebnisse gezeigt, dass im Vergleich zu dem in der DIN EN 50160 definierten Grenzwerte die 15te Oberschwingungsspannung sehr hoch (circa 56 %) war. An die Abgänge der NSHV 2 sind sechs Aufzüge (61,5 kW), drei Lüftungsan ­lagen (114 kW), eine Entrauchungsanlage (19 kW) und die allgemeine Sicherheitsbeleuchtung (10 kW) angeschlossen. Diese Geräte wurden als Hauptverursacher der gemessenen Oberschwingungen eruiert.
Der empfohlene Aufbau eines Monitoring-Systems (Power-Quality & Energy Measurement) mit detaillierter Differenzstromüberwachung konnte jedoch nicht mehr durchgeführt werden. Drei Wochen nach durchgeführter Messung und mit Eintritt von sommerlichen Temperaturen ist der befürchtete Brand an der Sicherheitsversorgung im Untergeschoss bzw. an der zugehörigen Unterverteilung im 2. Obergeschoss entstanden. Sämtliche Kabel sind komplett verschmort und verbundene Geräte zerstört worden. Durch glückliche Umstände hat dieser Brandfall keinen Kurzschlussstrom verursacht. Somit blieben größere Folgeschäden aus.
Bei zukünftigen Umplanungen bzw. Neuanlagen werden direkt die entsprechenden Bender-Geräte eingebaut. Es müssen bereits im Vorfeld alle anlagentechnischen Maßnahmen erfüllt sein, die die Entstehung bzw. Ausbreitung eines Brands verhindern.
www.joergsteffen.de
Literatur
[1] DIN EN 50160:2011-02 Merkmale der Spannung in öffentlichen Elektrizitätsversorgungsnetzen. Berlin: Beuth


Jörg Steffen ist Geschäftsführer der Jörg Steffen Ingenieurgesellschaft mbH in Haan.

Autor:
Jörg Steffen ist Geschäftsführer der Jörg Steffen Ingenieurgesellschaft mbH in Haan.