Überspannungsschutz für industrielle Schaltschränke nach UL508A Überspannungsschutz für den Einsatz in Industrieanlagen, Industriemaschinen und Schaltschränken ist seit 2018 in den USA Pflicht! Vorschriften für elektrische Installationen in den USA Die Grundregeln für elektrische Installationen in den USA definiert der National Electrical Code (NEC). Als Sicherheitsnorm beschreibt er unter anderem die Ausführung der Installation sowie die Auswahl und Dimensionierung der betreffenden Geräte und Materialien. Gut zu Wissen: Der NEC hat eine ähnliche Bedeutung wie die VDE in Deutschland. Der wichtigste Unterschied ist jedoch, dass der NEC – anders als die VDE Normen – Gesetz ist und somit unbedingt einzuhalten ist. In Article 670 der NEC-Forderungen an Industrieanlagen wird auf den NFPA 79, Electrical Standard for Industrial Machinery, verwiesen. Durch den Verweis müssen Industrieanlagen, die in den USA betrieben werden sollen, neben dem NEC auch dem NFPA 79 entsprechen. Der NFPA 79 beschreibt alle Anforderungen an eine Industrieanlage hinsichtlich ihrer elektrischen Eigenschaften. Im Bereich Anlagenschutz finden sich in der aktuellen Fassung von 2018 die Forderungen an Überspannungsschutz wieder. So sind Industrieanlagen, die Sicherheitskreise enthalten, durch Überspannungsschutz zu schützen. Dadurch sollen die Komponenten der funktionalen Sicherheit in der Maschine vor Ausfall geschützt werden. NEC 2023 Artikel 409 - Schaltschränke für industrielle Anlagen In NEC/NFPA 70 Article 409 wird sich auf industrielle Schaltschränke (Industrial Control Panels) konzentriert und auf die gleichnamige Norm UL 508A verwiesen, die einzuhalten ist. Sie ist eine Sicherheitsnorm und bezieht sich auf alle Aspekte von industriellen Schaltschränken. Ein UL508A-Ergänzungsdokument mit dem Titel "REQUIREMENTS FOR COMPONENTS USED IN INDUSTRIAL CONTROL PANELS", hilft Schaltschrankbauern dabei, die Anforderungen an Komponenten zu bestimmen, die in industriellen Schaltschränken verwendet werden. Das Dokument ersetzt das Supplement SA und Anhang C in der zweiten Auflage von UL508A. und anschließend Anhang C in der dritten Auflage von UL508A. Auswahl von SPD für UL508A - Industrielle Schaltschränke NEC/NFPA 70 verlangt, dass Überspannungsschutzgeräte (SPDs) UL1449-gelistet sein müssen, was die Auswahl eines geeigneten Überspannungsschutzes einfacher als je zuvor gestaltet. Es gibt nur wenige SPDs, die für eine der am häufigsten verwendeten Überspannungsnormen UL1449 5th Edition (Wechselstrom, Gleichstrom, DC PV Power), UL497B (Datensignale) und UL497E (RF) gelistet sind. Geforderte Eigenschaften von Überspannungsschutzgeräten Zwei zentrale Forderungen werden im NFPA 79 an Überspannungsschutzgeräte (Surge Protective Device, SPD) gestellt: Sie müssen sogenannte Listed Devices sein und der SPD-Typ muss dem Einbauort entsprechen. Listed Devices sind SPDs, die nach der amerikanischen Produktnorm für SPDs, UL 1449, hohe Anforderungen an Sicherheit und Ausfallverhalten erfüllen. Sie können ohne weitere Aufwände verbaut werden. Dagegen sind Recognized Devices nur dann als sicher eingestuft, wenn bestimmte Bedingungen bei deren Einbau eingehalten werden. Deren Einhaltung muss von demjenigen, der die SPDs einplant oder auch einbaut, durch Prüfungen und/oder Berechnungen belegt werden. Dies kann einen erheblichen Aufwand bedeuten, da bestimmte Prüfungen nur in spezialisierten Laboren durchgeführt werden können. Was ist der Unterschied zwischen „UL Listed“ und „UL Recognized“? Der Hauptunterschied zwischen UL-gelisteten und UL-anerkannten Produkten besteht darin, dass … UL-gelistete (UL Listed) Produkte einer umfassenden Prüfung und Zertifizierung durch UL unterzogen wurden. während UL-anerkannte (UL Recognized) Produkte nur als Komponenten oder Materialien geprüft werden. Da der Status „UL Listed“ mit mehr Einschränkungen verbunden und schwieriger zu erlangen ist als der Status „UL Recognized“, werden viele Produkte nicht dieser teuren Prüfung unterzogen. Zulassungen basierend auf dem UL SPD-Typ SPDs werden nach UL 1449 in fünf Typen unterteilt. Sie werden – wie auch in der IEC-Normenwelt – durchnummeriert, und zwar von 1 bis 5. Die Bedeutung der Typen nach UL ist aber eine vollkommen andere als nach IEC: Nach IEC gibt der Typ die Position des SPDs entsprechend des Blitzschutzzonenkonzepts, also seine „Leistungsfähigkeit“ unter Normalbedingungen, an. Nach UL gibt der Typ ausschließlich an, ab welchem maximalen Kurzschlussstrom der SPD im Fehlerfall noch sicher abgetrennt werden kann, zum Beispiel durch eine Sicherung. Er lässt keine Rückschlüsse auf die „Leistungsfähigkeit“ des SPDs zu. UL Listed Typ 1 SPDs dürfen noch vor der Hauptsicherung installiert werden – in der sogenannten Type 1 Location. Ein UL Typ 2 SPD darf erst hinter der Hauptsicherung (Type 2 Location), und ein UL Typ 3 SPD hingegen muss mindestens 10 m vom vorgelagerten Überstromschutz entfernt installiert werden (Type 3 Location). Die UL-Typen 4 und 5 spielen in diesem Zusammenhang keine Rolle. UL- ZeichenUL1449 SPD TypGeeignete BewertungenBeschriebenes VerfahrenDateiaktualisierung oder zusätzliche TestsAnmerkungen 1 2JaNeinNeinDie einzige Voraussetzung ist, dass das SPD den elektrischen und Umgebungswerten der UL 508A-Schaltschrankes entsprechen muss. Eine UL Vor-Ort-Inspektion des Schaltschrankes mit installiertem SPD ist im Rahmen einer standardmäßigen Inspektion erforderlich. 1CA 2CA 4CA 5JaJaJaAlle UL anerkannten SPDs erfordern eine technische Bewertung der vorhandenen UL1449-E-Datei des SPD durch die UL. Dies führt mindestens zu Kosten für die Aktualisierung der UL-Datei und erfordert möglicherweise auch weitere Tests, die wiederum zu zusätzlichen Kosten führen würden. Auswahlkriterien für Überspannungsschutzgeräte Industrieanlagen werden in der Regel in Gebäuden nach der Hauptsicherung, teilweise mit einigem Abstand zu dieser, installiert. Dies entspricht Typ 2 oder gar Typ 3 Locations. Der NFPA 79 berücksichtigt die bereits erwähnte Hierarchie von SPDs, sodass UL Typ 2 SPDs auch in Type 3 Locations installiert werden dürfen; UL Typ 1 SPDs dürfen sogar in jeder Location installiert werden. Die einzige Bedingung hierfür ist, dass der SCCR des SPDs größer sein muss als der prospektive Kurzschlussstrom an dem Punkt der Installation oder Maschine, an dem er angeschlossen ist. Ist die Frage nach dem UL-Typ geklärt, folgen zwei Regeln für die Auswahl von SPDs: Netzform des Versorgungsnetzes (service configuration), Netzspannung (system voltage). Überspannungsschutz leicht gemacht Ein SPD für eine industriell genutzte Maschine oder Anlage, die in Nordamerika betrieben werden soll, muss …: für das amerikanische Versorgungsnetz geeignet, ein UL Listed Device, der richtige Typ für den Einbauort sein. Mit der Serie DS70-US von Citel werden die Forderungen nach UL Listed und dem Typen beziehungsweise den Einbauorten sicher eingehalten: NEC 2023 Article 409 Section Installationsort UL Standard UL SPD Typ Netzform und Systemspannung Produkt Produktbild 409.70 Surge Protection Schaltschrank UL 1449 Typ 1 120Vac1-Phase2W+GSingle Phase DS72US-120S/G 120-240Vac1-Phase2W+GSingle Phase DS72US-240T/NN 120/240Vac1-Phase3W+GSplit Phase DS73US-120T/G 120/208Vac3-Phase4W+GWye DS74US-120Y/G 277/480Vac3-Phase4W+GWye DS74US-277Y/G 480Vac3-Phase3W+GDelta DS74US-480D Als UL Listed, Open Type 1 dürfen sie überall in einer Installation eingesetzt werden, wenn sie in einem Gehäuse eingebaut sind Der Einbau in den Schaltschrank der Maschine genügt dieser Forderung. Außerdem erfüllt die Serie die hohen Sicherheitsanforderungen der einschlägigen Normen. Es spielen also lediglich die Netzform und die Spannung der Applikation eine Rolle für die richtige Auswahl des SPDs. Auswählen, einbauen, anschließen – und fertig!