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Rittal Normen für die Zulassung von Maschinen und Anlagen in Nordamerika

| Autor / Redakteur: Michael Schell / Dipl.-Ing. (FH) Reinhold Schäfer

Eine wichtige Voraussetzung für den Export von Maschinen und Anlagen ist die Berücksichtigung der jeweiligen Vorschriften und Normen auf dem Zielmarkt. Dies gilt besonders für elektrotechnische Anlagen, die in die USA geliefert werden, wo statt der IEC-Normen die Vorschriften der UL gelten.

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Mit der neuen Version des NEC 2017 ändern sich einige Vorschriften für Schaltanlagen, die nach UL 508A zertifiziert werden sollen. Im Bild: Steuerungs- und Schaltanlagenbau bei ATR Industrie-Elektronik in Krefeld.
Mit der neuen Version des NEC 2017 ändern sich einige Vorschriften für Schaltanlagen, die nach UL 508A zertifiziert werden sollen. Im Bild: Steuerungs- und Schaltanlagenbau bei ATR Industrie-Elektronik in Krefeld.
(Bild: ATR Industrie-Elektronik)

Die USA sind ein wichtiger Zielmarkt für den Export deutscher Firmen. Mit gut 10 % sind die USA noch vor China der wichtigste Einzelexportmarkt für die im VDMA (Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau e. V.) organisierten Unternehmen. Die Frage, welche Besonderheiten bei Standards, Sicherheitsprüfungen oder Zertifizierungen zu beachten sind, wenn in die USA geliefert wird oder wenn Maschinen oder Anlagen dort in Betrieb genommen werden, beschäftigt die Fachleute in den Unternehmen immer wieder.

Obwohl seit einigen Jahren versucht wird, die Normen in den USA und Kanada an die weltweit gültigen IEC- und ISO-Standards anzupassen, gibt es in vielen Bereichen große Unterschiede. Das gilt auch für die elektrische Ausrüstung von Maschinen und Anlagen und hat damit Auswirkungen auf den klassischen Schaltanlagenbau. Die Inbetriebnahme von Maschinen oder Anlagen in den USA unterscheidet sich grundlegend von den Vorgehensweisen in europäischen Märkten, beispielsweise in Deutschland.

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Inbetriebnahme erst nach Abnahme

Während der Inbetriebnahme überprüft eine Person vor Ort – die sogenannte Authority Having Jurisdiction (AHJ) – die Anlage. Je nach lokalen Bestimmungen und in Abhängigkeit vom Bundesstaat oder Bezirk ist die Qualifikation des AHJ sehr unterschiedlich. Das kann eine elektrotechnische Fachkraft sein, aber auch der Bürgermeister oder ein Feuerwehrmann ohne elektrotechnische Fachkenntnisse. Hintergrund ist, dass in den USA die National Fire Protection Association (NFPA) für die Vorschriften zur Zulassung zuständig ist. Der Brandschutz spielt daher in vielen Fällen eine vergleichsweise entscheidende Rolle.

Ein weiterer wesentlicher Bestandteil bei Abnahmen in den USA ist der National Electric Code (NEC). Dieser wird alle drei Jahre überarbeitet und liegt jetzt in der Version NEC 2017 vor. Darin sind alle wichtigen Regelungen für elektrotechnische Installationen im Niederspannungsbereich festgelegt. Vergleichbar ist dieses Regelwerk etwa mit der in Deutschland üblichen VDE 0100 (Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e. V.). Der NEC umfasst dabei sehr viele Bereiche von Elektroinstallationen in Wohnungen über allgemeine Gebäudeinstallationen bis hin zu Solaranlagen und – für den Schaltanlagenbau entscheidend – hat auch Gültigkeit für Niederspannungs-Schaltanlagen im Maschinen- und Anlagenbau. Der aktuelle NEC wird von der NFPA als NFPA 70 veröffentlicht. Die elektrotechnische Ausrüstung von Maschinen wird von der NFPA unter NFPA 79 beschrieben.

Die dritte Organisation, die bei der Zulassung von Anlagen in den USA eine Rolle spielt, ist Underwriter Laboratories (UL). Diese veröffentlicht zahlreiche Normen für die verschiedensten industriellen Bereiche. Für den Schaltanlagenbau entscheidend ist die UL 508A. 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.

Geltungsbereich der unterschiedlichen Vorschriften

Dass bei der Normierung und Zulassung drei verschiedene Organisationen und deren Normen und Vorschriften beachtet werden müssen, erscheint auf den ersten Blick verwirrend. Das Bild wird klarer, wenn man sich die Zuständigkeitsbereiche der verschiedenen Regelwerke verdeutlicht (siehe Bild oben). Während sich die UL 508A lediglich auf den elektrischen Schaltschrank bezieht, hat der AHJ bei der Zulassung die gesamte Anlage im Blick und wendet neben der UL 508A auch die NFPA 79 und NEC an. Der NEC gilt zusätzlich auch für die gesamte Elektroinstallation im Gebäude. Die Änderungen im NEC haben aber auch Auswirkungen auf die UL 508A. Wichtigste Neuerung in der Version NEC 2017, die auch die Schaltanlagenbauer betrifft, ist die Kurzschluss-Stromfestigkeit (SCCR – Short Circuit Current Rating). Generell gilt: Das SCCR der Anlage muss mindestens so groß sein wie das netzseitige SCCR.

Darin liegt aber das eigentliche Problem der Schaltanlagenbauer: Weil der Schaltanlagenbauer häufig nur der Zulieferer für den Maschinenbauer ist und ihm der spätere Auf­stell­ort nicht bekannt ist oder es keinen Ansprechpartner gibt, der die Information über den netzseitigen SCCR machen kann, steht der Schaltanlagenbauer vor dem Problem der Festlegung des richtigen SCCR-Wertes. In der Vergangenheit wurden dort in vielen Fällen 5 kA angesetzt und es dem Installateur vor Ort überlassen, dies in irgendeiner Form durch eine entsprechende Absicherung auf diesen Wert zu realisieren. Dem hat der NEC nun einen Riegel vorgeschoben. Bei neuen Maschinen und Anlagen, die noch nach der alten Version des NEC und UL 508A geplant wurden, besteht daher die akute Gefahr, dass die AHJ die Inbetriebnahme ohne Nachbesserung verweigern wird.

Wie der Nachweis des SCCR zu erbringen ist, steht im Supplement B (SB) der UL 508A. 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 das Overall SCCR einer Schaltanlage mit diesem Nachweisverfahren zu bestimmen, muss der Planer von der Lastseite 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 dabei nur die Leistungsstromkreise (Power Circuits) betrachtet werden, weil bei Steuerstromkreisen meist Transformatoren vorgeschaltet sind.

Mit geprüftem Sammelschienensystem auf der sicheren Seite

Die Betrachtung des Overall SCCR sollte bereits während der Planungsphase erfolgen. Die richtige Auswahl von Systemen und Komponenten ermöglicht eine einfache und damit auch kostengünstige Realisierung der Anlage. Das Sammelschienensystem Riline60 von Rittal hat ein durchgängiges SCCR von 65 kA. Das System hat außerdem eine cULus-gelistete Approbation, was die Abnahme nach UL 508A stark vereinfacht, denn die Prüfungen zur Einhaltung der Conditions of Acceptability (CoA), wie dies für UL-recognized-Komponenten erforderlich wäre, kann entfallen.

Weil die Auslegung und Kurzschluss-Stromfestigkeit des Sammelschienensystems durch den Einsatz von Riline60 schon erledigt ist, muss der Planer nur noch sicherstellen, dass die auf das Sammelschienensystem montierten Aufbaugeräte, wie Leistungsschalter, Motorschutzschalter und so weiter, ebenfalls ein entsprechendes SCCR aufweisen. Wählt der Planer schon im Vorfeld die passenden Komponenten aus, ist der Nachweis des SCCR vergleichsweise einfach. So können nun Schaltanlagenbauer sehr einfach und günstig Schaltanlagen mit einem hohen SCCR von 65 kA konstruieren und sind für die Abnahme durch den AHJ bestens vorbereitet.

Zubehör für Schaltschränke nach FTTA zertifiziert

In der Vergangenheit war die UL-Zertifizierung für ein Gehäuse oder einen Schaltschrank nur so lange gültig, wie keine Veränderungen vorgenommen wurden. Dies galt vor allem für Anbauteile, die die zertifizierte Schutzart des Gehäuses beeinflussen konnten.

Typische Beispiele sind Sichtfenster sowie Lüfter und andere Einbauten für die Klimatisierung.

Mit der neuen FTTA-​Zertifizierung solcher Komponenten können diese nun ohne erneute Prüfung oder Eintragung im Panel Builder File des Schaltanlagenbauers in den Schaltschrank an- oder eingebaut werden. Diese Zertifizierung reduziert den Aufwand bei der UL-Zulassung der gesamten Schaltanlage enorm und spart Kosten.

Beispielsweise haben die Kühlgeräte der Serien Blue e+ und Blue e von Rittal diese neue Zertifizierung und machen die Zulassung damit einfacher.

* Michael Schell ist Leiter des Produktmanagements Industrie bei der Rittal GmbH & Co. KG in 35745 Herborn

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