Etwa jede zehnte Maschine oder Anlage, die von dem im VDMA organisierten Unternehmen produziert wird, soll in den USA in Betrieb genommen werden. Die USA sind damit der wichtigste Einzelexportmarkt für den deutschen Maschinen- und Anlagenbau noch vor China. Bei der elektrischen Schaltanlage, die einen wichtigen Teil praktisch jeder Anlage darstellt, müssen die relevanten elektrotechnischen Normen berücksichtigt werden. Im Gegensatz zu Europa, wo die IEC-Normen maßgeblich sind, gelten in den USA die Vorschriften der UL. Oft eine Herausforderung für die Elektroplaner.
Wer nimmt die Anlage ab?
Jede Anlage, die in den USA in Betrieb gehen soll, muss vor Ort abgenommen werden. Für diese Abnahme, bei der auch die elektrische Schaltanlage überprüft wird, ist die Authority Having Jurisdiction (AHJ) zuständig. Je nach lokalen Bestimmungen und in Abhängigkeit vom Bundesstaat bzw. Bezirk, können dies auch der Bürgermeister oder ein Feuerwehrmitarbeiter sein – also Personen ohne elektrotechnische Fachkenntnisse. Hintergrund ist, dass in den USA die National Fire Protection Association für die Vorschriften zur Zulassung zuständig ist. Der Brandschutz spielt daher in vielen Fällen eine im Vergleich zum europäischen Markt größere Rolle. Bei der elektrischen Schaltanlage bilden die Normen der Underwriter Laboratories (UL) die Grundlage der Abnahme. Die Zertifizierung des Schaltschrankes nach UL 508A ist für den AHJ in den meisten Fällen Voraussetzung dafür, dass er die Anlage abnimmt. Eine Abnahme ohne UL-508A-Zertifizierung ist in der Regel sehr schwierig. Alleine mit der UL-508A-Zertifizierung ist man aber auch noch nicht auf der sicheren Seite. Ein weiterer wesentlicher Bestandteil der einzuhaltenden Vorschriften ist der National Electric Code NEC, der alle drei Jahre überarbeitet wird. Darin sind alle wichtigen Regelungen für elektrotechnische Installationen im Niederspannungsbereich festgelegt. Der NEC umfasst sehr viele Bereiche von Elektroinstallationen in Wohnungen über allgemeine Gebäudeinstallationen bis hin zu Solaranlagen und – für den Schaltanlagenbau entscheidend – hat auch Gültigkeit für Niederspannungsschaltanlagen im Maschinen- und Anlagenbau. Der aktuelle NEC 2017 wird von der NFPA als NFPA 70 veröffentlicht. Die elektrotechnische Ausrüstung von Maschinen wird von der NFPA unter NFPA 79 beschrieben.
Vielfalt an Vorschriften und Normen
Für viele Anwender ist es zunächst verwirrend, dass mindestens drei verschiedene Organisationen – UL, NEC und NFPA – und deren Vorschriften bzw. Normen im Rahmen der Zulassung in den USA eine Rolle spielen. Die Aufteilung folgt aber logischen Gesichtspunkten. Die UL 508A gilt ausschließlich für den Schaltschrank. Der AHJ ist aber für die Zulassung der gesamten Anlage zuständig und muss daher auch die gesamte Elektroinstallation betrachten. Und für diese gelten der NEC 2017 bzw. die NFPA 79. Trotzdem haben die aktuellen Änderungen im NEC 2017 auch direkte Auswirkungen auf den Schaltanlagenbau. Wichtigste Neuerung in der Version NEC 2017 ist die geforderte Kurzschlussstromfestigkeit (SCCR – Short Circuit Current Rating). Generell gilt: Das SCCR der Anlage muss mindestens so groß sein wie das netzseitige SCCR. Hier liegt aber das eigentliche Problem des Schaltanlagenbauers. Dieser ist häufig nur der Zulieferer des Anlagenbauers und kennt den späteren Aufstellort gar nicht. Da es zudem häufig keinen Ansprechpartner gibt, der die Information über den netzseitigen SCCR machen kann, kann die Festlegung des richtigen SCCR-Wertes problematisch sein. In der Vergangenheit wurde in vielen Fällen 5 kA angesetzt und es dem Installateur vor Ort überlassen, dies während der Inbetriebnahme durch eine entsprechende Absicherung auf diesen Wert zu realisieren. Dem hat der NEC nun einen Riegel vorgeschoben. Bei neuen Anlagen, die noch gemäß der alten Version des NEC und UL 508A geplant wurden, besteht daher die akute Gefahr, dass der AHJ die Inbetriebnahme ohne Nachbesserung verweigern wird.
Nachweis des SCCR
Wie der Nachweis des SCCR zu erbringen ist, wird im Supplement B (SB) der UL 508A erklärt. Ähnlich der Regelung in der IEC 61439, ist sowohl eine Einzelprüfung als auch ein anerkanntes Nachweisverfahren möglich, das ebenfalls im SB beschrieben ist. Mit diesem Nachweisverfahren kann sich der Schaltanlagenbauer den hohen Aufwand für eine Einzelprüfung sparen. Voraussetzung ist allerdings, dass alle Systeme und Komponenten entsprechend zertifiziert sind. Um mit diesem Nachweisverfahren die entsprechenden Werte zu bestimmen, muss der Planer von der Lastseite einer Schaltanlage zum Einspeisepunkt hin alle einzelnen SCCR-Werte von Komponenten und Geräten betrachten. Dazu sind in den Hauptstromkreisen des Schaltschranks die Komponenten oder die geprüften Kombinationen zu ermitteln, die das geringste SCCR aufweisen. Das geringste Einzel-SCCR bestimmt das SCCR des gesamten Schaltschranks (Overall SCCR). In der Regel müssen hierbei nur die Leistungsstromkreise (Power Circuits) betrachtet werden, da bei Steuerstromkreisen meist Transformatoren vorgeschaltet sind.
Geprüfte Sammelschienensysteme
Im Idealfall wird der Overall SCCR bereits während der Planung ermittelt. Dabei kommt es vor allem auf die Auswahl der passenden Systeme und Komponenten an, um die Schaltanlage normgerecht und gleichzeitig auch kostengünstig zu realisieren. Das Sammelschienensystem Riline 60 von Rittal hat ein durchgängiges SCCR von 65 kA. Da das System außerdem eine cULus-listed-Approbation hat, vereinfacht dies die Abnahme nach UL 508A. Prüfungen zur Einhaltung der Conditions of Acceptability (CoA) können bei allen UL-recognized-Komponenten entfallen. Mit der Verwendung von Riline 60 ist die Auslegung der Kurzschlussstromfestigkeit des Sammelschienensystems bereits erledigt. Der Planer muss nur noch sicherstellen, dass die montierten Aufbaugeräte, wie Leistungsschalter, Motorschutzschalter usw., ebenfalls ein entsprechendes SCCR aufweisen. Wählt der Planer schon im Vorfeld die passenden Komponenten aus, ist der Nachweis des SCCR vergleichsweise einfach. So können Schaltanlagenbauer sehr einfach und günstig Schaltanlagen mit einem hohen SCCR von 65 kA konstruieren und sind für die Abnahme durch den AHJ bestens vorbereitet.
Rittal bietet mit Riline 60 und vielen weiteren Komponenten und Systemen, die UL-listed sind, nicht nur ein komplettes Portfolio für Schaltanlagen für den nordamerikanischen Markt an, das Unternehmen veranstaltet auch Fachseminare, in denen Schaltanlagenbauer stets auf dem aktuellen Stand der Normenlage gebracht werden. Die Fachseminare gehen nicht nur auf die Normenlage ein, sondern vermitteln auch viel praktisches Wissen, das die Teilnehmer in ihren Projekten direkt umsetzen können. Eine der Seminarreihen beschäftigt sich intensiv mit normgerechten Lösungen für die USA und Kanada unter dem Titel „Schalt- und Steuerschränke für Nordamerika: Codes und Standards, Anlagen nach UL 508A und NFPA 79“. Die Veranstaltung findet bei Bedarf mehrmals im Jahr statt.
Suchwort: cav0418rittal
Halle 11, Stand E6
Autor: Michael Schell
Leiter Produktmanagement Enclosures und Power Distribution,
Rittal
