Teil 2: Sicherheit bei elektrischen Prüfungen

06-20-2013 | Elektrik

Wird die Spannung rückgeführt oder induziert?

Jim White, Training Director, Shermco Industries, Inc.

In Kürze werden Sie eine Prüfung auf das Fehlen von Spannung vornehmen und haben den Prozess der Abschaltung und Kennzeichnung durchlaufen. Sie tragen die passende PSA (persönliche Schutzausrüstung), haben den richtigen Spannungsprüfer und wissen, wie Sie ihn verwenden. Während Sie die Messspitzen am Stromkreis untersuchen, erhalten Sie eine Spannung, wo keine vorhanden sein sollte. Was ist hier los?

  1. Vielleicht befinden Sie sich am falschen Gerät.Sie bestimmt nicht! Dieses Problem ist so groß, dass in NFPA 70E ein neuer Artikel darüber in der 2009er-Fassung von Artikel 130.7(E), „Alerting Techniques“ (Warnmethoden) (4) „Look-Alike Equipment“ (Ähnlich aussehende Geräte) erschien. Wenn Arbeiten an Geräten erfolgen, die abgeschaltet und in einen elektrisch sicheren Zustand gebracht wurden, herrscht im Arbeitsbereich ein elektrisch sicherer Zustand, sofern bei anderen stromführenden Geräten ähnlicher Größe, Form oder Bauart eine der Änderungsmethoden unter 130.7(E)(1), (2) oder (3) angewandt wurde, um zu verhindern, dass der Mitarbeiter versehentlich auf ein ähnlich aussehendes Gerät zugreift.
  2. Ist es wirklich ausgeschaltet?Wenn der Leistungsschalter oder die Sicherung, der/die unseren Schaltkreis versorgt, nicht eindeutig gekennzeichnet ist oder ein Leistungsschalter in einem Spritzgussgehäuse ausgelöst wurde, können schockierende Dinge passieren! Ich wurde sicher mehrmals aufgrund eines „ausgelösten“ Leistungsschalters in einem Spritzgussgehäuse getroffen, bei dem ich feststellen musste, dass sich die Kontakte nicht vollständig geöffnet hatten. Sie führten keinen Strom, aber sie führten definitiv Spannung! Setzen Sie einen ausgelösten Schalter immer vollständig in die Position OFF, bevor Sie daran arbeiten.
  3. Es könnte induzierte bzw. Phantomspannung vorhanden sein.Viele denken, dass induzierte Spannungen nur an Hochspannungs-Umspannwerken im Freien auftreten. Auch wenn dies die größte Gefahr ist, die von induzierten Spannungen ausgeht, können Stromkreise mit niedriger Spannung durch Kabelrinnen verlaufen und ebenfalls eine Spannung in abgeschaltete Kabel induzieren, die sich in der gleichen Kabelrinne befinden (siehe Abbildung 1).
    Abbildung 1. Szenario mit Spannungsinduktion bei niedriger Spannung

    Würde eine statische Erde an diesen Schaltkreis angelegt, so würde sich die Spannung problemlos verbreiten, da eine induzierte Spannung keine Kurzschlussstromfestigkeit hat.

  4. Sie könnte rückgeleitet werden.Unterbrecher (CPT), Anzeigeleuchten und „fremde“ Stromkreise (die aus einem anderen Schaltfeld oder Bereich stammen) können der Verursacher sein. Durch Anlegen einer statischen Erde an einen rückgespeisten Stromkreis können Lichtbögen entstehen. Dies wäre also nicht sicher.

Rückgespeiste Spannungen

Rückgespeiste und induzierte Spannungen sind oft sehr ähnlich. Induzierte Spannungen sind meist wesentlich niedriger als die Nennspannung eines Stromkreises, während rückgespeiste Spannungen auch im gleichen Spannungsbereich wie induzierte Spannungen liegen können. Welche Möglichkeiten haben wir angesichts dessen, dass die Erdung einer Rückspeisung nicht sicher ist?

Rückgespeiste Spannungen entstehen oft in einem anderen Stromkreis oder in einem Teil der Geräte, die Rückspeisung erfolgt dann über Anzeigeleuchten, Unterbrecher oder auch Widerstände. Solche Spannungen liegen meist unter der Nennspannung des Stromkreises und können in etwa den gleichen Wert wie induzierte Spannungen aufweisen. Oft ist es schwierig, zwischen rückgespeister und induzierter Spannung zu unterscheiden. Wenn eine induzierte Spannung mit der Erde verbunden ist, gibt es keine (Spannungs-)Quelle und die Spannung verschwindet. Eine Rückspeisespannung ist niedriger als die Nennspannung, wird jedoch von einer erzeugenden Quelle gespeist und verursacht bei Erdung Lichtbögen.

Messgeräte mit niedriger und hoher Impedanz im Vergleich

Die Lösung besteht darin, mithilfe einer Kombination aus Messgeräten festzustellen, ob die Spannung rückgespeist oder induziert ist, und dann die ursprünglichen Ergebnisse zu vergleichen.

Hochwertige Spannungsprüfer haben meist eine hohe Eingangsimpedanz. Ich habe dies zu schätzen gelernt, als ich einen 9.000-Tonnen-Kühler prüfte, bei dem ein intermittierendes Problem auftrat. Ich schloss den Tastkopf an einer Seite der Spule an. Als ich den anderen Tastkopf erdete, schloss sich die Spule, sodass die Abschaltung des Kühlers ausgelöst wurde. Das war nichts, was der Karriere dienlich gewesen wäre. Das Messgerät, das ich verwendete, hatte eine Eingangsimpedanz von nur wenigen Tausend Ohm. Als ich die Verbindung zwischen stromführender Spule und Erde herstellte, floss genug Spannung durch das Messgerät, um die Spule zu betreiben. Durch ein Messgerät mit einer hohen Eingangsimpedanz würde nicht genügend Strom fließen, um die Spule zu betreiben. Ich nahm mein preiswertes Multimeter mit geringer Eingangsimpedanz nach Hause und kaufte ein hochwertigeres mit hoher Eingangsimpedanz.

Wenn Sie also zuerst die Spannung mit einem standardmäßigen Voltmeter mit hoher Eingangsimpedanz gemessen haben, verwenden Sie ein Digitalmultimeter mit niedriger Impedanzoption wie das Fluke 117 oder 289. Diese Messgeräte verfügen über eine Funktion mit hoher und niedriger Eingangsimpedanz. Wenn die Spannung induziert wird, wird die Spannung vom Eingang mit niedriger Impedanz verteilt, sobald diese mit der Erde verbunden ist. Nehmen Sie mit einem Näherungssensor mit niedriger Spannung entlang dem zu prüfenden Stromkreis die Messung vor, während der Spannungsprüfer mit niedriger Impedanz weiterhin angeschlossen ist. In Abbildung 2 sind die endgültigen Messwerte zu sehen: Der Näherungssensor zeigt keine Impedanz an, ebenso der Prüfer mit niedriger Eingangsimpedanz.

Abbildung 2. Anzeigen für rückgespeiste Spannung

Wenn der Spannungsprüfer mit niedriger Impedanz wie in Abbildung 3 eine Spannung misst, handelt es sich bei der Spannung im Stromkreis wahrscheinlich um eine Rückspeisung, die vor dem nächsten Schritt gefunden werden muss, auch wenn sie nur mehrere Volt beträgt und der Näherungssensor eine Spannung anzeigt. Wenn Sie an diesen Stromkreis eine Erde anlegen, kann dies zu Lichtbogenschweißen führen.

Abbildung 3. Anzeige für rückgespeiste Spannung

Ein Messgerät mit doppelter Impedanz ist für diese Prüfung ideal – besser als zwei verschiedene Messgeräte oder eine unsichere Messung.

Übersicht

Wenn Sie einen Stromkreis vorfinden, an dem eine Spannung vorliegt, obwohl keine vorhanden sein sollte, achten Sie genau darauf, was Sie als Nächstes tun. Einen Lichtbogen zu riskieren, ist in jedem Fall unsicher, könnte Sie den Arbeitsplatz kosten oder noch schlimmere Folgen haben. Gehen Sie auf Nummer sicher. Stellen Sie fest, ob die Spannung durch nahegelegene, stromführende Kabel induziert oder von einer unbekannten Quelle rückgespeist wird.

Lesen Sie Teil 1 dieser Serie „Sicherheit bei elektrischen Prüfungen“: Vorbereitung auf die Prüfung auf fehlende Spannung