Der NEC 504 beschäftigt sich mit der Installation eigensicherer Geräte in explosionsgefährdeten Bereichen.
Bezug zu UL
Die Wahl und Auslegung der Geräte nach den Eigenschaften des NEC 504, ist die Grundlage der technischen Konstruktion des Schaltschrankes. Daher sollten die NEC 504-Eigenschaften bereits in der Konzeption einer Anlage berücksichtigt werden.
Was ist der NEC 504?
Der Artikel 504 des National Electrical Code bildet den gesetzlichen Rahmen für die Installation eigensicherer Geräte in sogenannten Hazardous Locations, also explosionsgefährdeten Bereichen, wie sie im NEC 500 definiert werden. Bevor wir uns die einzelnen Bestimmungen näher ansehen, wollen wir uns noch kurz damit befassen, was Eigensicherheit eigentlich bedeutet.
Eigensicherheit vs. externe Sicherheit
Damit es zum Ausbruch eines Feuers oder gar zu einer Explosion kommt, braucht es drei Dinge, die gemeinsam auftreten müssen:
- einen Brennstoff, wie ein entzündliches Gas oder Mehlstaub
- einen Oxidator, i. d. R. Sauerstoff
- und eine Zündquelle, z. B. eine heiße Oberfläche oder den Funkenschlag bei einem Kurzschluss
Die meisten Maßnahmen des Explosionsschutzes haben im Grunde genommen nur das Ziel, ein Zusammenkommen dieser drei Komponenten zu verhindern. Da sich das Vorhandensein explosionsgefährlicher Brennstoff-Luft-Gemische nicht immer vermeiden lässt, muss sich der Explosionsschutz in den entsprechenden Bereichen auf die Zündquellen konzentrieren. Zu diesem Zweck gibt es zwei Möglichkeiten.
Unterschiedliche Maßnahmen des Explosionsschutzes laut NEC
Zum einen kann eine potenzielle Zündquelle von der Umgebungsluft abgeschirmt werden. Bei Schaltschränken geschieht dies meist durch versiegelte Gehäuse und/oder die Flutung des Schrankinnern mit einem Inertgas. Zum anderen kann der Schaltschrank so konstruiert werden, dass er eigensicher ist.
Bei einem eigensicheren Schaltschrank ist die Entstehung einer Zündquelle ausgeschlossen. Dies wird erreicht, indem ein System so konstruiert wird, dass es zu keiner Zeit so viel Energie (z. B. in Form von großer Hitze oder Funken) freisetzen kann, wie zur Entzündung eines vorhandenen Brennstoffes nötig wäre.
Eine eigensichere Anlage ist in der Regel ein Gesamtsystem, das aus eigensicheren Geräten in explosionsgefährdeten Bereichen und nicht-eigensicheren Geräten in Zonen ohne Explosionsgefahr sowie deren elektrischer Verbindung besteht. Die genaueren Anforderungen an eigensichere Geräte und Schaltkreise in diesen Systemen regelt der Artikel 504 des National Electrical Code (NEC). Der Artikel 500 des National Electrical Code hingegen definiert die Klassifikation explosionsgefährdeter Bereiche im Hinblick auf Art und Schweregrad der Explosionsgefahr.
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Wie lauten die wichtigsten Vorschriften des NEC 504?
Der NEC 504 beinhaltet zahlreiche konkrete Vorschriften, wie die Eigensicherheit in elektrischen Geräten sichergestellt werden soll. Im Folgenden wird daher nur ein knapper Überblick über die wichtigsten Regelungen gegeben.
Eigensichere Schaltkreise: So müssen sie getrennt sein
Es darf keine Verbindung zwischen eigensicheren und nicht-eigensicheren Schaltkreisen bestehen. Zwischen einem eigensicheren Schaltkreis und einem nicht-eigensicheren muss mindestens ein Abstand von 50 mm bestehen oder eine physische Trennung eingebaut werden, zum Beispiel in Form einer Trennwand aus einem isolierenden Material oder einem geerdeten Metallteil. Dies ist die zentrale Vorschrift des NEC 504.
Für die Eigensicherheit entscheidend: Schaltplan beachten
Komponenten, die Teil einer eigensicheren Installation sind, müssen unbedingt genauso eingebaut werden, wie es der Schaltplan vorsieht, denn die Eigensicherheit basiert zu einem guten Teil auf konstruktiven Merkmalen, nicht nur auf der Auswahl der einzelnen Bauteile. Dabei spielen die oben genannten Mindestabstände eine Rolle, aber auch viele andere Faktoren, die bei der Konstruktion eines Schaltschranks zu beachten sind.
Warum der Equipment Grounding Conductor so wichtig ist
Eigensichere Geräte, ihre Gehäuse, metallischen Kabelkanäle usw. müssen über den Equipment Grounding Conductor (EGC) geerdet werden. Beim EGC handelt es sich um eine Erdung mit sehr niedrigem Widerstand, die zur Ableitung von Fehlströmen in den Teilen des Geräts, die normalerweise keine Spannung führen, dient. Er darf nicht mit anderen Erdungseinrichtungen, wie zum Beispiel einem Erdungsstab, verwechselt werden, da diese eine wesentlich höhere Impedanz aufweisen.
Wie muss das Schaltschrankgehäuse laut NEC 504 beschaffen sein?
Befinden sich in einem Gehäuse nur eigensichere Geräte oder Schaltkreise, so muss dieses nicht gegen den Eintritt von Umgebungsluft versiegelt werden müssen. Dennoch gibt es auch eigensichere Schaltschränke mit dicht schließenden Gehäusen. Dann dient die Abdichtung jedoch nicht der Vermeidung der Explosionsgefahr, sondern dem Schutz der Komponenten vor Wasser- und Staubeintritt.
Zusammenfassung
Der NEC 504 ist ein Artikel des National Electrical Code. Er regelt die Anforderungen an eigensichere Geräte und Schaltkreise. Wenn Geräte eigensicher sind, dürfen sie auch ohne externe Explosionsschutzmaßnahmen in Bereichen betrieben werden, in denen eine explosionsfähige Atmosphäre besteht.
