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Оглавление{Elektrotechnik}
Physikalische Grundlagen
Einheiten
Die elektrische Wirkleistung P, gemessen in Watt, ergibt sich für einen Verbraucher zwischen einem Phasenleiter und dem Nullleiter aus Spannung U in Volt x Stromstärke I in Ampere x dem einheitenlosen Leistungsfaktor:
P [W] = U [V] x I [A] x cos(ϕ)
ϕ ist der Winkel der Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung, der durch induktive Verbraucher, wie z. B. Motoren und Transformatoren von Netzteilen, verursacht wird. Auch Kapazitäten beeinflussen diesen Phasenverschiebungswinkel.
Die elektrische Arbeit bzw. Energie W in Wattsekunden errechnet sich aus dieser Leistung P x der Zeit t in Sekunden.
W [Ws] = P [W] x t [s]
Nachfolgende Einheiten werden in der Praxis verwendet:
Elektrische Arbeit: kWh = Ws x (3.600 s/h) x (kW/1.000W)
Wirkleistung: kW = W x (kW/1.000W)
Scheinleistung: kVA = VA x (kVA/1000VA)
Stromarten {Strom, Stromarten}
Fließt der Strom {Strom} sowohl stetig in gleicher Richtung als auch mit gleicher Stärke, wird er als Gleichstrom bezeichnet, während sich bei Wechselstrom sowohl Fließrichtung als auch Stärke ändern. Der umgangssprachlich als Starkstrom bezeichnete Dreiphasenwechselstrom ist eine Untergruppe des Wechselstroms, bei dem der Strom den Verbrauchern für große Leistungen in drei Phasenleitern zugeführt wird. Dadurch wird eine Schieflast im Netz vermieden, die bei großem Leistungsbezug einphasiger Verbraucher entstehen werde. Schieflasten und Blindleistungen infolge induktiver Verbraucher werden vom Energieversorger u. U. zusätzlich zur eigentlichen Energie in Rechnung gestellt. Die Stromanlagen werden nach Spannung und Spannungsarten wie folgt unterschieden:
Niederspannung
Die EU-Richtlinie 2014/35 vom 26.02.2014 gilt für den Nennspannungsbereich zwischen 50 und 1.000 V und für die Wechselspannung AC (Alternating Current) zwischen 75 und 1.500 V. Der Begriff Niederspannung ist jedoch in der vorher genannten Richtlinie nicht enthalten. In der ersten Verordnung zum Produktsicherheitsgesetz (Verordnung über elektrische Betriebsmittel) vom 08.01.2016, mit dem die genannte Richtlinie in nationales Recht umgesetzt worden ist, wird der Begriff Niederspannungsrichtlinie verwendet. Hieraus rührt die Angabe, der angegebene Spannungsbereich sei der Niederspannungsbereich. Die VDE-Richtlinien begrenzen den Niederspannungsbereich einheitlich bis 1.000 V.
Kleinspannung
Die oberen Grenzen für Kleinspannungen sind bei Wechselspannungen 50 V und bei Gleichstrom DC (Direct Current) 75 V. Dieser Bereich wird umgangssprachlich auch als Schwachstrom bezeichnet. Eine Berührung gilt i. d. R. als nicht gefährlich. Zu bedenken ist, dass nicht die Spannung, sondern der Strom die Wirkung und somit die Gefahr darstellt. Bereits eine Stromstärke von weniger als 0,1 A kann tödlich sein. Wie viel Strom durch den Körper fließt, hängt von der Spannung und vom Übergangswiderstand ab. Barfuß auf einem Metallboden stehend hat die Berührung eines Leiters mit feuchten Händen eine katastrophal größere Wirkung als beim Tragen von Schuhen mit Gummisohlen, der Berührung des Leiters im Trockenen oder mit isolierenden Arbeitshandschuhen.
Mittelspannung und Hochspannung
Es ist gängig, Spannungen oberhalb von 1.000 V als Hochspannung zu bezeichnen. Im Spannungsbereich zwischen 1 kV und 32 kV wird von der Mittelspannung gesprochen. Erst darüber werden Spannungen bis 220 V als Hochspannung bezeichnet. Der Bereich der Höchstspannung großer Freilandleitungen beginnt bei 220 kV und kann bis oberhalb von 1.000 kV reichen.
Arten von Stromanlagen {Strom, Stromanlagen}
Standard-Elektroinstallation
Die elektrische Energie wird über Leitungssysteme bis zu den Endgeräten verteilt. Die Steuerung erfolgt über einfache Schaltungen (An/Aus), wie z. B. Lichtschalter und Steckdosen, den Energiefluss ermöglichen bzw. unterbrechen. Zunehmend werden auch Komponenten der Leistungselektronik, insbesondere Frequenzumrichter, eingesetzt.
Informationsanlagen
Die Übertragung von Daten über Telekommunikation, Internet, Fernsehen etc. gehört im eigentlichen Sinn nicht zur Elektroinstallation bzw. zu den Bussystemen, wobei Verbindungen absehbar sind.
Bussysteme
Im Rahmen von Energie- und damit auch Kosteneinsparung wird heute zunehmend die Gebäudeleit- oder -systemtechnik (s. u.) eingesetzt. Es handelt sich hierbei um Steuerungssysteme, die die Ein- und Ausschaltung aller Stromverbraucher durch Programmierung regeln und über Kupferleitungen initialisieren.
Grundsätzlicher Aufbau von Stromanlagen
Hausanschlussanlagen
Am Übergang vom öffentlichen Versorgungsnetz zum Gebäudenetz befindet sich der eigentliche Netzanschluss, in den meisten Gebieten als Erdkabelanschluss (i. d. R. ca. 60–80 cm unter dem Gelände verlegt) nach DIN 18012:2008-05 (18012:2016-08 – Entwurf), seltener als Freileitungsanschluss. Die Hauseinführungsleitung mündet im Hausanschlusskasten (HAK) mit den Überstrom-Schutzeinrichtungen (Sicherungen).
Normalerweise wird der Hausanschlusskasten in einem gesonderten Raum, dem Hausanschlussraum, untergebracht. Bei der Versorgung von mehreren Gebäuden besteht auch die Möglichkeit der Errichtung eines Kabelverteilerschrankes an der Grundstücksgrenze. Hausanschlussräume dürfen keine leicht entzündlichen Stoffe enthalten oder Temperaturen von mehr als 30 °C erreichen. Sie müssen für die Feuerwehr direkt zugänglich sein und sollten nur von Fachpersonal betreten werden können.
Hauptstromversorgung
Die Hauptleitungen enthalten nicht gemessene Energie bis zu den Zähleranlagen, ab welchen Einzelleitungen die verschiedenen Nutzungseinheiten versorgen. Diese müssen als Drehstromleitungen ausgeführt werden und dürfen nicht in Schächten gemeinsam mit anderen Rohrleitungen verlegt werden.
Zähleranlagen
Die Zähler für die elektrische Energie sowie die Stromkreisverteiler mit den Sicherungen und Steuereinrichtungen gehören zur Zähleranlage und sind in einem Zählerschrank untergebracht. Dieser muss leicht zugänglich sein und vor Feuchtigkeit, Verschmutzung, Beschädigung etc. geschützt werden. Während alle Elemente der Stromversorgung ab der Übergabestelle in der Verantwortung des Eigentümers bzw. Betreibers liegen, bleibt die Zähleranlage Eigentum des Stromversorgers.
{Strom, Sicherheitseinrichtungen}
Leitungen, Leiter und Schutzleiterkonzepte
Heute werden überwiegend Schutzleiterkonzepte verwendet, bei denen die Leistungsströme in den drei Phasenleitern (L1, L2, L3) und im Neutralleiter N (blau) geführt werden. Der Schutzleiter PE (Protective Earthing) (grün-gelb) leitet ausschließlich Strom im Fehlerfall. Beim heute verbreiteten System TN-C-S (frz.: Terre Neutre Combiné Séparé) werden Neutralleiter und Schutzleiter am Hausanschluss getrennt und dürfen nicht wieder verbunden werden.
Beim System TN-C (frz.: Terre Neutre Combiné) fasst der Nullleiter PEN (Protective Earth Neutral) die Funktionen von Neutralleiter und Schutzleiter zusammen. Diese Art der Installation birgt bei einer Unterbrechung des Nullleiters Gefahren. In Deutschland ist sie nur noch unter besonderen Auflagen zulässig, in der Schweiz mittlerweile verboten. Die alten, vor 1973 errichteten Elektroinstallationen, welche diese besonderen Auflagen nicht erfüllen, haben Bestandsschutz. Seinerzeit war der Nullleiter hellgrau, heute ist er grün-gelb und zusätzlich am Ende blau zu markieren. Der Kupferquerschnitt muss stärker als jener der Phasenleiter sein und mindestens 10 mm2 betragen.
Zur Reduktion von EMV-(Elektromagnetische Verschmutzung-)Einflüssen wird es erwogen, das System TN-S (frz. Terre Neutre Séparé) einzusetzen. In Betrieben mit eigenen Mittelspannungsanlagen wird das als 5-Leitersystem bezeichnete Schutzleiterkonzept bereits eingesetzt. Dabei wird der Neutralleiter bis zum Sternpunkt des Umspanntransformators getrennt vom Schutzleiter geführt.
Ebenfalls einen guten Schutz vor EMV-Einflüssen bieten IT-Netze (frz. Isolé Terre). Diese bleiben auch bei einem einfachen Fehler durch Erdschluss funktionsfähig, weshalb sie bei besonderen Schutzanforderungen, wie z. B. in Teilbereichen von Krankenhäusern, verwendet werden. Derartige Steckdosen müssen besonders gekennzeichnet sein. Wenn noch kein Erdschluss vorliegt, ist die Berührung eines Leiters gefahrlos. Da ein einzelner Erdschluss noch keinen Funktionsausfall zur Folge hat, muss eine Erdschlussüberwachung vorhanden sein.
Bei NT-Systemen besteht für Elektrogeräte die Gefahr der Überspannung, nämlich wenn der Neutralleiter installationsseitig vor der Vereinigung mit dem Schutzleiter oder bei getrennter Führung bis zum Sternpunkt des Umspannungstransformators vor diesem unterbrochen wird. Dabei entsteht ein schwebender Sternpunkt. Je nach Konstellation aktiver Einphasenverbraucher kann dann durch Schieflast eine stark erhöhte Spannung zwischen dem Phasenleiter und dem Neutralleiter auftreten. Werden mehrere Elektrogeräte einer Nutzungseinheit in einem engen zeitlichen Zusammenhang defekt, kann die Überspannung infolge des unterbrochenen Neutralleiters die Ursache dafür sein. Derartige Fälle kommen häufig in der Praxis vor.
Bei einer Unterbrechung des Nullleiters im TN-C-System vor dem Sternpunkt des Umspanntransformators entsteht bei einer Berührung der mit dem Nullleiter geerdeten Gehäuse zusätzlich die Gefahr eines elektrischen Schlags. Tückisch dabei ist, dass bei dem nicht funktionierenden Gerät, das zudem noch ausgeschaltet ist, keine Spannung am Gehäuse erwartet wird, obwohl sie tatsächlich vorhanden sein kann. Besonders aus diesem Grund sind heute überwiegend TN-C-S- und TN-C-Systeme verbreitet.
Erdung und Potenzialausgleich
Die Erdung erfolgt i. d. R. durch einen Fundamenterder, der bei Neubauten gem. DIN 18014:2014-03 errichtet werden muss. Über Ringerder aus Band- oder Rundstahl, die in die Fundamente oder die Bodenplatte eingelegt werden, wird eine elektrisch leitfähige Verbindung zur Erde hergestellt. Der Hauptpotenzialausgleich wird über eine Potenzialausgleichschiene im Hausanschlussraum gewährleistet. Folgende Anlagen müssen eine Verbindung zum Potenzialausgleichsleiter haben:
| • | Haupterdungsleiter |
| • | Hausanschlusskasten |
| • | Hauptwasserleitung |
| • | Hauptgasleitung |
| • | Antennenanlage |
| • | Fernmeldeanlage |
| • | Rohrsysteme (Heizungsrohre, Abwasserrohre etc.) oder metallische Konstruktionen (z. B. Führungsschienen von Aufzügen) |
| • | metallische Bade- und Duschwannen |
Ein zusätzlicher örtlicher Potenzialausgleich wird insbesondere bei Feuchträumen, in IT-Systemen (s. o.) und bei anderen besonderen elektrischen Gefährdungen erforderlich, z. B. in explosionsgefährdeten Bereichen.
Blitzschutz {Blitzschutz}
Aus Gründen des Brandschutzes wird der Blitzschutz mit der Erdung kombiniert. Das Schutzkonzept sieht zunächst einen äußeren Blitzschutz vor, der aus Fangeinrichtung, Ableiter und Erdungsanlage besteht. Als Fangeinrichtung dienen Leitungen und Stangen an hochgelegenen äußeren Stellen des Gebäudes, die Blitzeinschlagspunkte darstellen. Durch das Anlegen eines Netzes von Metallleitungen um das Gebäude, ausgehend von der Fangeinrichtung, wird ein Faraday’scher Käfig als Schutz gebildet.
Ein innerer Blitzschutz verhindert die Auswirkung von Überspannungen aus einem Blitzeinschlag auf Menschen im Gebäude und wird durch den Überspannungsschutz gewährleistet. Dieser besteht aus einem dreistufigen Schutzkonzept, das zunächst eine Einteilung der Schutzbereiche LPZ (Lightning Protection Zone) bzw. BSZ (Blitzschutzzonen) festlegt:
| • | LPZ 0A: Bereich außerhalb des Gebäudes ohne Schutz |
| • | LPZ 0B: Außenhaut des Gebäudes, geschützt durch den äußeren Blitzschutz |
| • | LPZ 1: geschützte Elektroinstallation mit Blitzstrom- und Überspannungsableiter |
| • | LPZ 2: geschützte Endgeräte mit Blitzschutz-Potenzialausgleich |
| • | LPZ 3: geschützter Bereich in Endgeräten durch örtlichen Potenzialausgleich |
Hieraus wird das Stufenkonzept entwickelt:
| • | Stufe 1 – Grobschutz, AfK (Anforderungsklasse) B, für die LPZ 0–1 |
| • | Stufe 2 – Mittelschutz, AfK C, für die LPZ 1–2 |
| • | Stufe 3 – Feinschutz, AfK D, für die LPZ 2–3 |
Überstrom- und Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen
Überstrom-Schutzeinrichtungen werden umgangssprachlich Sicherungen genannt und in Leitungsschutzschalter und Schmelzsicherungen unterteilt. Der Widerstand in einer elektrischen Leitung ist klein und führt bei Nennbetriebsbedingungen sowie regelgerechtem Querschnitt zu keiner Erwärmung, die einen Brand zur Folge haben könnte. Bei Strömen oberhalb der zulässigen Stromstärke je Leiterquerschnitt erhöht sich die Erwärmung überproportional. Die Wärmeleistung berechnet sich mit:
| P = R x I2 | (R = Widerstand der Leitung) |
Überstrom entsteht nach einem Stromausfall, nachdem die Spannung wieder aufgeschaltet wird – bedingt durch induktive Verbraucher. Die vielzähligen Netzteile von Druckern, Computern und anderen elektronischen Geräten arbeiten heute mehrheitlich im Stand-by-Betrieb. Bis zum Aufbau der Induktivität haben diese einen sehr kleinen Widerstand und verursachen damit einen Strom, der deutlich oberhalb des Nennstroms liegt. Die Sicherungen sollen den Stromkreis hierbei nicht trennen.
In der VDE 0641-11 sind die Charakteristiken festgelegt, aus denen hervorgeht, wie lange wie viel Überstrom toleriert wird, bevor die Sicherung den Stromkreis trennt. Die Charakteristik B gibt vor, den Stromkreis erst beim dreifachen Nennstrom und erst nach zwei Sekunden zu unterbrechen. Hingegen wird sie beim fünffachen Nennstrom sofort getrennt. Bei sehr großen Überströmen, infolge eines Kurzschlusses, wird der Stromkreis somit sofort unterbrochen.
Der Schutz vor einer zu großen thermischen Erwärmung ist sichergestellt, wenn bei regelkonformem Leitungsquerschnitt der 1,45-fache Wert des Nennstroms nicht überschritten wird. Bei diesem Stromwert soll die Sicherung mit der Auslösecharakteristik B innerhalb einer Stunde ausgelöst werden. Der 1,13-fache Nennstrom wird länger als eine Stunde ohne Auslösen toleriert. Bei Wohnhausinstallationen für Licht- und Steckdosenstromkreise kommt die Auslösecharakteristik B zum Einsatz.
Beim Einsatz von Geräten mit hohen Einschaltströmen, wie z. B. bei Schweißtransformatoren und Motoren, kommt die Auslösecharakteristik D zum Einsatz. Gemäß dieser erfolgt die Auslösung erst innerhalb von 0,1 Sekunden, wenn der zwanzigfache Nennstrom überschritten wird. Der zehnfache Nennstrom wird immerhin noch 0,6 Sekunden lang toleriert. Für den thermischen Schutz sind die Grenzen gleich denen wie bei der Charakteristik B.
Der allgemein als FI-Schutzschalter bezeichnete Fehlerstromschutz als spezieller Überstromschutz hat die internationale Bezeichnung RCD (Residual Current Protective Device) und die Aufgabe, bei Kontakt mit spannungführenden Teilen den Stromkreis innerhalb von 0,2 bis 0,4 ms abzuschalten. Im Normalfall, also ohne Störung, ist die Summe aller Ströme gleich Null. Bei Erd- oder Körperschluss ungleich Null.
Schutzebenen von Leitungen
Die DIN VDE 0100 legt drei aufeinander aufbauende Schutzebenen fest. In der ersten Ebene wird der direkte Kontakt mit Spannung verhindert. Tritt dieser dennoch ein, wird das Abschalten durch die zweite Ebene gewährleistet. Die dritte Ebene tritt in Kraft, wenn auch die zweite versagt.
| • | 1. Ebene – Basisschutz – Isolierung der Leitungen – Verlegung in größtmöglichem Abstand – Hindernisse gegen zufälliges Berühren |
| • | 2. Ebene – Fehlerschutz – Erdung und Potenzialausgleich (s. o.) – Entstehen von Fehlerstrom bei Berührung – Automatisches Abschalten des Stromkreises |
| • | 3. Ebene – Zusatzschutz – Fehlerstromschutzschalter (FI, s. o.) – Reaktion bei geringen Fehlerströmen (< 30 mA) – Schnelles Abschalten |
Besonders im Rahmen des Brandschutzes ist auch der Schutz gegen thermische Einflüsse zu beachten. So müssen Geräte mit höheren Oberflächentemperaturen entsprechend abgeschirmt und Auswirkungen aus (Stör-)Lichtbogen- und Funkenbildung durch entsprechende Materialien der Leitungen vermieden werden. Hierzu werden Fehlerlichtbogen-Schutzeinrichtungen AFDD (Arc Fault Detection Device), auch als Brandschutzschalter bezeichnet, eingesetzt. Wärmestaus, wie sie häufig bei Leuchten-, Transformatoren- und Konverter-Einbauten in Zwischendecken und Hohlräumen entstehen, sind ebenfalls zu vermeiden.
Schutzarten und Schutzklassen von Geräten
Die Gehäuse elektrischer und elektronischer Betriebsmittel werden gem. DIN 60529:2014-09 durch den IP-(International bzw. Ingress Protection-)Code gekennzeichnet. Die erste Ziffer gibt den Schutz gegen Berührung, Fremdkörper und Schmutz an, die zweite gegen Wasser – beide müssen zwingend angegeben sein. Der folgende Buchstabe gibt den zusätzlichen Schutz gegen Berührung und der letzte Buchstabe eine ergänzende Prüfung an. Die Buchstaben müssen nicht zwingend angegeben und können im Code durch X ersetzt werden, z. B. IP34XX.
| 1. Ziffer | 2. Ziffer | 1. Buchstabe | 2. Buchstabe | ||||
| 0 | Kein Berührungsschutz; kein Schutz gegen Fremdkörper | 0 | Kein Schutz vor eindringendem Wasser | A | Handrückenschutz oder Gegenstände mit einem Durchmesser > 50 mm | H | Hochspannungs-Betriebsmittel |
| 1 | Schutz gegen großflächige Berührung mit der Hand; Schutz gegen Fremdkörper mit einem Durchmesser > 50 mm | 1 | Geschützt gegen senkrecht fallen-des Tropfwasser | B | Fingerschutz – Finger mit einem Durchmesser > 12 mm und bis 80 mm Länge | M | Geprüft, wenn bewegliche Teile in Betrieb sind |
| 2 | Schutz gegen Berührung mit den Fingern; Schutz gegen Fremdkörper mit einem Durchmesser > 12 mm | 2 | Geschützt gegen schräg fallendes Tropfwasser (bis 15° gegenüber der Senk-rechten) | C | Werkzeugschutz gegen Werkzeug mit einem Durch-messer > 2,5 mm und bis 100 mm Länge | S | Geprüft, wenn bewegliche Teile im Stillstand sind |
| 3 | Schutz gegen Berühren mit Werkzeugen, leitenden Gegenständen mit einem Durchmesser > 2,5 mm; Schutz gegen Fremdkörper mit einem Durch-messer > 2,5 mm | 3 | Geschützt gegen Spritzwasser (bis 60 °C gegenüber der Senkrechten) | D | Drahtschutz gegen Drähte mit einem Durchmesser > 1 mm und bis 100 mm Länge | W | Geprüft bei festgelegten Wetterbedingungen |
| 4 | Schutz gegen Berühren mit Werkzeugen, leitenden Gegenständen mit einem Durchmesser > 1,0 mm; Schutz gegen Fremdkörper mit einem Durchmesser > 1,0 mm | 4 | Geschützt gegen Spritzwasser aus beliebigem Winkel | ||||
| 5 | Vollständiger Berührungsschutz; Schutz gegen Staubablagerungen im Inneren | 5 | Geschützt gegen Wasserstrahl (aus allen Richtungen) | ||||
| 6 | Vollständiger Berührungsschutz; Schutz gegen Eindringen von Staub (staubdicht) | 6 | Geschützt vor eindringendem Wasser bei vorübergehender Überflutung | ||||
| 7 | Geschützt vor eindringendem Wasser beim kurzzeitigen Eintauchen | ||||||
| 8 | Geschützt vor eindringendem Wasser beim Eintauchen ohne Zeitlimit |
| • | Schutzklasse 0: nicht zugelassen (kein Anschluss für Schutzleiter) |
| • | Schutzklasse I: Metallteile, die im Fehlerfall Spannung aufnehmen können, müssen mit dem Erdleiter (Schutzleiter) verbunden sein; bei Versagen der Isolierung wird der Stromkreis abgeschaltet |
| • | Schutzklasse II: zusätzlich zur Schutzisolierung ist an allen spannungsführenden Teilen eine Isolierung vorhanden, sodass sie nicht mit einem Schutzleiter verbunden sein müssen |
| • | Schutzklasse III: Geräte mit Niedrigspannung (< 50 V AC bzw. < 120 V DC), mit Schutztransformator oder Batterien, Akkus etc. dürfen nicht mit einem Schutzleiter verbunden werden |
{Strom, Stromversorgung}
Gebäudeleit- und -systemtechnik
Die Informationsübertragung erfolgt zusammen mit der Energieübertragung über die Busleitungen mit der Busspannung DC 24 V. Hierdurch werden alle angeschlossenen Funktionseinheiten, die Systemkomponenten, miteinander vernetzt, überwacht und gesteuert. Sensoren dienen zur Erfassung von Eigenschaften, z. B. Temperatur, Helligkeit, und als Befehlsgeber. Diese Daten kommen bei den Aktoren als Information an und lösen entsprechende Schaltungen aus.
Im Wesentlichen kommen folgende Systeme zum Einsatz:
| • | EIB (Europäischer Installationsbus) – DIN EN 50090, Elektrische Systemtechnik für Heim und Gebäude (ESHG) sowie VDE 0892 bzw. KNX als internationaler Standard |
| • | LON (Local Operating Network) – Steuerung internetbasiert, in Verbindung mit Regelung von Heizung, Lüftung, Beleuchtung, Verschattung etc. |
| • | LCN (Local Control Network) |
Neben der Steuerung dient die Systemtechnik auch der Visualisierung von Busfunktionen. Die jeweiligen Zustände und damit auch Störungen werden am Bildschirm dargestellt. Häufigste Anwendungen sind die EMA (Einbruch-Meldeanlagen) und die BMA (Brandmeldeanlagen).
Die Gebäudeautomation wird häufig mit der Systemtechnik gleichgesetzt, gilt jedoch als Oberbegriff. Damit können Informationen, auch Gebäude und Liegenschaften übergreifend, meist über Ethernet, verteilt und ausgewertet werden. Die Sensoren entsprechen hier der Feldebene, die Aktoren der Automationsebene und die Systemkomponenten der Managementebene.
Notstromanlagen
Muss eine kontinuierliche Versorgung mit elektrischer Energie gesichert sein, werden Notstromaggregate eingesetzt, die entweder automatisch oder manuell geschaltet werden können. Betrieben werden sie mit Benzin, Diesel oder Erd- bzw. Flüssiggas (LPG). Auch hier sind die entsprechenden Schutzmaßnahmen zu berücksichtigen und eine klare Trennung vom öffentlichen Netz. Bei automatisch schaltenden Anlagen muss sichergestellt sein, dass diese bei Wartungsarbeiten u. Ä. nicht automatisch ausgelöst werden.
Photovoltaik (PV-Anlagen)
Im Rahmen der Nutzung regenerativer Energien, hier der Sonnenenergie, nutzen Photovoltaikzellen die Energie aus direktem und diffusem Sonnenlicht durch Umwandlung in elektrische Energie. Im Netzparallelbetrieb wird über Wechselrichter (Frequenzumrichter) der Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelt und direkt im Gebäude verwendet oder in das öffentliche Netz eingespeist und entsprechend vergütet. Im Inselbetrieb, d. h., ohne vorhandenen Netzanschluss, muss die Energie in Akkus zwischengespeichert werden, um eine gleichmäßige Nutzung zu ermöglichen.
Betreiben und Bedienen/Betreiberpflichten
{Elektrotechnik, Betreiberpflichten}
{Betreiberpflichten, Elektrotechnik}
Grundlegende Vorschriften
Die DIN VDE 0100 Errichten von Niederspannungsanlagen ist die Grundlage für das Planen, Ausführen und Betreiben von Elektroinstallation in Gebäuden. Sie ist wie folgt gegliedert:
Gruppe 100 – Anwendungsbereich, allgemeine Anforderungen
Gruppe 200 – Begriffe
Gruppe 300 – Allgemeine Angaben zur Planung elektrischer Anlagen
Gruppe 400 – Schutzmaßnahmen
| • | Teil 410 – Schutz gegen elektrischen Schlag |
| • | Teil 420 – Schutz gegen thermische Auswirkungen |
| • | Teil 430 – Schutz bei Überstrom |
| • | Teil 440 – Schutz gegen Überspannung – Teil 442 – Elektrische Anlagen von Gebäuden – Schutz bei Überspannungen – Schutz von Niederspannungsanlagen bei Erdschlüssen in Netzen mit höherer Spannung – Teil 443 – Schutz bei Störspannungen und elektromagnetischen Störgrößen – Schutz bei Überspannungen infolge atmosphärischer Einflüsse oder von Schaltvorgängen – Teil 444 – Schutz bei Störspannungen und elektromagnetischen Störgrößen |
| • | Teil 450 – Schutz gegen Unterspannungen |
| • | Teil 460 – Trennen und Schalten – Teil 482 – Auswahl von Schutzmaßnahmen – Brandschutz bei besonderen Risiken oder Gefahren |
Gruppe 500 – Auswahl und Einrichtung elektrischer Betriebsmittel
| • | Teil 510 – Allgemeine Bestimmungen |
| • | Teil 520 – Kabel- und Leitungsanlagen |
| • | Teil 530 – Schalt- und Steuergeräte – Teil 534 – Trennen, Schalten und Steuern – Überspannungs-Schutzeinrichtungen (ÜSE) – Teil 537 – Schalt- und Steuergeräte – Geräte zum Trennen und Schalten |
| • | Teil 540 – Erdungsanlagen, Schutzleiter und Schutzpotenzialausgleichsleiter |
| • | Teil 550 – Steckvorrichtungen, Schalter und Installationsgeräte – Teil 551 – Andere Betriebsmittel – Niederspannungs-Stromversorgungsanlagen – Teil 557 – Hilfsstromkreise – Teil 559 – Andere elektrische Betriebsmittel – Leuchten und Beleuchtungsanlagen |
| • | Teil 560 – Einrichtungen für Sicherheitszwecke |
Gruppe 600 – Prüfungen
Gruppe 700 – Betriebsstätten, Räume und Anlagen besonderer Art
Die DGUV (Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung) enthält in ihren Unfallverhütungsvorschriften, hier Vorschrift 3 Elektrische Anlagen und Betriebsmittel – Betrieb von elektrischen Anlagen und Betriebsmitteln, ebenso Hinweise für Betreiber wie die Technischen Regeln für Betriebssicherheit (TRBS 1201), insbesondere zu Prüffristen und dem prüfenden Personenkreis. Letzterer ist bei elektrotechnischen Anlagen stark eingeschränkt und erfordert für viele Tätigkeiten die Qualifikation Elektrofachkraft {Elektrotechnik, Elektrofachkraft}/Befähigte Person (bP), für andere mindestens die der Elektrotechnisch unterwiesenen Person (EuP).
Prüfungen an elektrischen Anlagen nach den Vorschriften sind bei Inbetriebnahme und nach Instandsetzungs- oder anderen Arbeiten an der Anlage – danach jeweils in regelmäßigen Abständen – durch eine befähigte Person (bP) durchzuführen und zu dokumentieren (Prüfbuch).
| Anlagen/Betriebsmittel | Prüffrist | Art der Prüfung | Qualifikation Prüfer |
| Elektrische Anlagen und ortsfeste Betriebsmittel | 4 Jahre | ordnungsgemäßer Zustand und Funktion | bP |
| Elektrische Anlagen und Betriebsmittel in Büros und ähnlichen Anlagen | 2 Jahre | ||
| Elektrische Anlagen und Betriebsmittel gem. DIN VDE 0100 Gruppe 700 (z. B. Nassräume, med. genutzte Bereiche, Beleuchtungsanlagen im Freien) und elektrische Maschinen | 1 Jahr | ||
| Fehlerstrom-, Überstrom- und Überspannungs-Schutzeinrichtungen | in stationären Anlagen 6 Monate | Wirksamkeit | bP, EuP (Verwendung geeigneter Mess- und Prüfgeräte) |
| in vorübergehend stationären Anlagen arbeitstäglich | |||
| Ortsveränderliche elektrische BetriebsmittelVerlängerungs- und GeräteanschlussleitungenBewegliche Leitungen | bei normaler Beanspruchung 6 Monate | ||
| bei hoher Beanspruchung 3 Monate | |||
| bei besonderer und hoher Beanspruchung 1 Woche | |||
| Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen in vorübergehend stationären Anlagen | 1 Monat | Funktion durch Prüfeinrichtung | Nutzer |
Abhängigkeit mit anderen Gewerken
Eine Störung der elektrischen Anlagen kann folgende Anlagen beeinträchtigen:
| • | Heizungsanlage |
| • | Warmwasserbereitung |
| • | Lüftungs-/Klimaanlage |
| • | Informationsanlagen |
| • | Gebäudesystemtechnik/-automation |
| • | Aufzüge |
| • | Sicherheitstechnik |
| • | nutzungsspezifische Anlagen |
