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Fehlerbehebung bei Überhitzung der Schalttafel: Diagnose und Lösungen

Technical analysis: Troubleshooting electrical panel overheating: thermographic inspection, loose connection detection,

1. Problembeschreibung und Anwendungsbereich

Цей посібник призначений для діагностики та усунення несправностей, пов'язаних із перегрівом електричних панелей у промислових умовах. Перегрів електричних розподільних щитів, шаф керування двигунами, панелей автоматизації та інших електричних вузлів є критичним індикатором потенційних збоїв обладнання, зниження його ефективності, скорочення терміну служби компонентів, а також серйозної загрози пожежі та безпеці персоналу. Він може призвести до непланових зупинок виробництва, значних фінансових втрат та пошкодження дороговартісного устаткування.

Dieser Leitfaden behandelt die Überhitzung der folgenden Gerätetypen:

  • Verteilerfelder (PS)
  • Motorsteuerschränke (SHD)
  • Automatisierungs- und Prozesssteuertafeln
  • Unterbrechungsfreie Stromversorgungssysteme (USV)
  • Umspannwerke (Niederspannungsteile)

Schweregradklassifizierung:

  • Kritisch: Die Temperatur der Komponenten überschreitet die vom Hersteller festgelegten maximal zulässigen Werte (z. B. +80 °C für Kupferschienen oder +60 °C für Leistungsschaltergehäuse) oder es kommt zu starker Funkenbildung, Rauch oder Brandgeruch. Sofortige Abschaltung und Fehlerlokalisierung sind zwingend erforderlich.
  • Signifikant: Die Komponententemperatur überschreitet die normalen Betriebswerte um +20 °C oder mehr (z. B. ΔT > 20 °C relativ zu benachbarten Elementen oder Umgebungstemperatur), erreicht jedoch nicht den kritischen Wert. Erfordert dringendes Eingreifen.
  • Ungefährlich: Die Temperatur der Komponenten ist 5–15 °C höher als die normalen Betriebswerte. Erfordert eine geplante Diagnose und Beseitigung bei der nächsten Wartung.

2. Vorsichtsmaßnahmen

ACHTUNG! Hochspannung und Lichtbogenentladung!

  • Lockout and Tagout (LOTO): Vor allen Arbeiten mit dem Öffnen von Schalttafeln, dem Überprüfen von Anschlüssen oder dem Austausch von Komponenten OBLIGATORISCH schalten Sie den entsprechenden Stromkreis ab und wenden Sie Lockout/Tagout-Verfahren gemäß den internen Sicherheitsvorschriften und DSTU EN 50110-1:2017 an. Überprüfen Sie anhand der Anzeige, ob Spannung anliegt.
  • Persönliche Schutzausrüstung (PSA): Bei der Durchführung diagnostischer Arbeiten, insbesondere während der Thermographie oder bei Messungen unter Spannung, ist PFLICHT die Verwendung geeigneter PSA: dielektrische Handschuhe (Klasse 00, 0, 1 oder 2 je nach Spannung), Schutzbrille oder Gesichtsschutz, flammhemmende Kleidung (Lichtbogenschutzkategorie gemäß NFPA 70E), dielektrisches Schuhwerk.
  • Gespeicherte Energie: Kondensatoren können eine gefährliche Ladung speichern, auch wenn der Strom abgeschaltet wird. ACHTUNG Entladen Sie sie, bevor Sie mit der Arbeit beginnen, oder warten Sie ausreichend Zeit bis zur Selbstentladung.
  • Arbeiten unter Spannung: Arbeiten unter Spannung sind äußerst gefährlich und dürfen nur von qualifiziertem Personal mit der entsprechenden Genehmigung und PSA unter strikter Einhaltung der technischen Karten und Mindestsicherheitsabstände gemäß DSTU EN 50110-1:2017 durchgeführt werden.
  • Arbeitsbereich: Gewähren Sie freien Zugang zum Panel und schließen Sie die Anwesenheit von Außenstehenden aus. Verwenden Sie Warnschilder und Zäune.

3. Notwendige Diagnosetools

Für eine wirksame und sichere Diagnose einer Überhitzung von Schalttafeln ist die folgende Liste von Werkzeugen erforderlich:

Name des Tools Spezifikation/Modell Messbereich Zweck
Wärmebildkamera (Wärmebildkamera) Flir T-Serie / Testo 8xx -20 °C bis +650 °C, Empfindlichkeit < 0,03 °C bei 30 °C Visualisierung von Temperaturfeldern, schnelle Erkennung von Hotspots und Überhitzungszonen durch berührungslose Methode. Entscheidend für die Erstdiagnose.
Digitalmultimeter (True-RMS) Fluke 179 / Testo 760-3 U: bis 1000V AC/DC; I: bis zu 10A AC/DC; R: bis zu 50 MΩ Messung von Spannung, Strom (indirekt), Widerstand, Überprüfung der Integrität von Stromkreisen und Spannungsabfall an Anschlüssen.
Stromzangen (True-RMS) Fluke 376 FC / Testo 770-3 I: bis zu 1000A AC/DC; U: bis zu 1000 V AC/DC Berührungslose Messung des Stroms in Leitern, Messung von Anlaufströmen, Messung von Spannung und Widerstand. True-RMS ist für genaue Messwerte bei nicht sinusförmigen Strömen erforderlich.
Netzqualitätsanalysator Fluke 435 Serie II / Chauvin Arnoux Qualistar+ U: bis 1000V; I: bis 6000A; F: bis 400 Hz; Harmonischer Verzerrungskoeffizient (THD), einzelne Harmonische bis zur 50. Messung und Analyse von harmonischen Verzerrungen (THD), Phasenverzerrungen, Leistungsfaktor, Leistung (P, Q, S). Entscheidend für die Erkennung von Oberschwingungs- und Lastproblemen.
Pyrometer (IR-Thermometer) Raytek MiniTemp MT4 / Testo 830-T2 -30°C bis +500°C, Genauigkeit ±1,5°C Schnelle punktuelle Messung der Temperatur von Oberflächen zur Bestätigung der Messwerte der Wärmebildkamera oder bei deren Abwesenheit.
Satz isolierter Schraubendreher Wera Kraftform VDE / Wiha SlimFix VDE Bis zu 1000 V AC, Standards EN 60900 / DSTU EN 60900 Sicherer Betrieb bei Anschlüssen unter potenzieller Spannung (nach Freischalten und Prüfung).
Drehmomentschlüssel / Schraubendreher Wera Torque VDE / Gedore Torque Bereich 0,5 – 25 Nm (je nach Modell) Sicherstellung des korrekten Drehmoments der elektrischen Verbindungen gemäß den Empfehlungen des Herstellers und den Industriestandards.

4. Checkliste für die Erstbewertung

Vor Beginn einer detaillierten Diagnose ist es äußerst wichtig, so viele Informationen wie möglich über die Betriebsbedingungen und den Verlauf der Fehlfunktion zu sammeln. Dies wird dazu beitragen, das Spektrum möglicher Ursachen einzugrenzen.

Punktebewertung Details zur Beobachtung/Aufzeichnung Bemerkungen
Übersicht über das visuelle Panel
  • Das Vorhandensein sichtbarer Schäden und Verformungen des Gehäuses.
  • Spuren von Rauch, Feuer, Schmelzen von Isolierungen oder Bauteilen.
  • Die Position der Belüftungslöcher (verstopft, sauber).
 Achten Sie auf ungewöhnliche Anzeichen.
Der Geruch
  • Charakteristischer Geruch von verbranntem Kunststoff, Isolierung, Ozon.
 Ein starker Geruch kann auf Schwelen oder Überhitzung hinweisen.
Geräusche
  • Ungewöhnliche Geräusche: Knistern, Summen, Summen.
  • Entladungs- oder Funkengeräusch.
 Kann auf schwache Verbindungen oder Lichtbogenentladung hinweisen.
Umgebungstemperatur
  • Legen Sie die Temperatur in dem Raum fest, in dem sich das Panel befindet.
  • Bewerten Sie den Einfluss externer Wärmequellen.
 Hohe Umgebungstemperaturen können das Problem verschlimmern.
Nutzungsbedingungen
  • Aktuelle Last (als Prozentsatz der Nennlast).
  • Betriebszeit des Geräts vor Überhitzung.
  • Betriebsarten (kontinuierlich, zyklisch).
 Es ist wichtig, das thermische Regime zu beurteilen.
Unfall- und Wartungshistorie
  • Alle früheren Fälle von Überhitzung.
  • Das Datum der letzten Wartung, Reinigung.
  • Geschichte des Austauschs von Komponenten und Modifikationen.
 Hilft bei der Identifizierung wiederkehrender Fehler.
Angaben zu Messgeräten
  • Zeichnen Sie die Messwerte von Amperemetern, Voltmetern und Thermometern auf (sofern auf dem Panel vorhanden).
  • Ablesungen von Stromzählern (zur Abschätzung der Belastung).
 Primärdaten zur Analyse.
Verschmutzung
  • Das Vorhandensein von Staub, Schmutz und Ölablagerungen im Inneren des Panels.
  • Verstopfung von Lüftungsgittern und Öffnungen.
 Verschmutzung verhindert die Wärmeableitung.

5. Systematischer Diagnosealgorithmus

Dieser Algorithmus wurde entwickelt, um systematisch die Grundursache für die Überhitzung einer Schalttafel zu identifizieren. Befolgen Sie die Reihenfolge der Schritte.

  1. Erstbewertung und thermografische Untersuchung
    1. WENN eine Überhitzung der Schalttafel beobachtet wird (visuell, durch Berührung, Aktivierung des Thermorelais).
      • DANN Vervollständigen Sie die Checkliste für die Erstbewertung (Abschnitt 4).
    2. DANN führen Sie eine thermografische Untersuchung durch (verwenden Sie eine Wärmebildkamera, Abschnitt 3). WARNUNG: Unter Spannung durchführen, alle Sicherheitsvorkehrungen beachten und geeignete PSA verwenden!
      • Wärmebildkamera einstellen: Stellen Sie den Emissionsgradkoeffizienten entsprechend dem Oberflächenmaterial ein (z. B. 0,95 für lackierte Metalloberflächen, 0,7–0,8 für oxidierte Kupferschienen, 0,98 für Isolierung). Der Abstand zum Objekt und der Betrachtungswinkel sollten optimal sein, um Verzerrungen zu vermeiden.
      • WENN die Thermografie einen lokalen Hotspot (ΔT > 20 °C relativ zu umgebenden Komponenten) aufdeckt:
        1. DANN fahren Sie mit der Diagnose von schwachen Verbindungen und Komponentenfehlern fort (Schritt 2).
      • WENN die Thermografie eine allgemeine Überhitzung des Panels (gleichmäßiger Temperaturanstieg im gesamten Volumen) erkennt:
        1. DANN gehen Sie zu Diagnose von Überlastung und harmonischer Verzerrung (Schritt 3).
      • WENN die Thermographie erhöhte Temperatur, aber keine offensichtlichen heißen Stellen oder allgemeine Überhitzung zeigt:
        1. DANN fahren Sie mit der Diagnose von Belüftungs- und Kühlproblemen fort (Schritt 4).
  2. Schlechte Verbindungen und Komponentenfehlerdiagnose (für örtliche Überhitzung)
    1. WENN ein Hot Spot an Klemmenverbindungen, Bussen, Schützen, Leistungsschaltern oder Relais erkannt wird:
      • DANN führen Sie das LOTO-Verfahren durch (Abschnitt 2).
      • DANN Untersuchen Sie die heiße Stelle visuell: Suchen Sie nach Spuren von Verbrennung, Oxidation und Verformung.
      • DANN prüfen Sie das Anzugsdrehmoment der Schraubverbindungen mit einem Drehmomentschlüssel/Schraubendreher. Norm: gemäß EN 60947-1 / DSTU EN 60947-1:2017, bzw. den Empfehlungen des Komponentenherstellers (in der Regel 1,5-20 Nm je nach Leiterquerschnitt).
      • DANN messen Sie mit einem Multimeter (im Widerstandsmessmodus, nach dem Ausschalten der Stromversorgung) den Widerstand am Verbindungspunkt. Norm: Der Widerstand sollte nahe bei 0 Ohm (zehn Mikroohm) liegen. WENN der Widerstand höher als 0,01 Ohm ist, weist dies auf einen schlechten Kontakt hin.
      • DANN Messen Sie mit Hilfe eines Multimeters (im Spannungsmessmodus, unter Nennlast) den Spannungsabfall an der spannungsführenden Verbindung. Norm: Der Spannungsabfall sollte 50 mV nicht überschreiten. IF Abfall > 50 mV, dies weist auf einen schwachen Kontakt hin.
      • WENN der Fehler an einer bestimmten Komponente (Schütz, Relais, Leistungsschalter) lokalisiert ist:
        • DANN Überprüfen Sie die Funktionsfähigkeit, führen Sie Funktionstests durch (z. B. überprüfen Sie die Funktion des Schützkontakts, überprüfen Sie die thermischen Einstellungen des Leistungsschalters).
        • DANN vergleichen Sie den gemessenen Strom durch die Komponente (Stromzangen, Abschnitt 3) mit ihrem Nennstrom. WENN der Strom nahe am Nennwert liegt und die Komponente überhitzt, DANN ist ein interner Fehler wahrscheinlich.
  3. Діагностика Перевантаження та Гармонічних Спотворень (для загального перегріву)
    1. Вимірювання Струмів та Навантаження:
      • THEN за допомогою струмових кліщів (True-RMS, розділ 3) виміряти струми у всіх фазах вхідного живлення панелі та на всіх її вихідних лініях.
      • DANN vergleichen Sie die gemessenen Ströme mit den Nennwerten der Leistungsschalter, Kabel und Sammelschienen. WENN der gemessene Strom 80 % des Nennstroms überschreitet, DANN besteht die Möglichkeit einer Überlastung.
      • DANN Phasenversatz nach Strom prüfen. Norm: nicht mehr als 10 % Unterschied zwischen den Phasen (gemäß DSTU EN 50160). WENN Abweichung > 10 %, DANN kann es zu einer Überhitzung einer der Phasen kommen.
      • WENN eine Überlastung auf einer oder mehreren Leitungen/Phasen erkannt wird:
        1. DANN fahren Sie mit der Fehlerbehebung bei Überlastung fort (Kapitel 8).
    2. Analyse harmonischer Verzerrungen:
      • DANN messen Sie mit dem Netzqualitätsanalysator (Kapitel 3) den harmonischen Verzerrungskoeffizienten (THD) und das Spektrum einzelner Harmonischer (bis zur 50.) in Bezug auf Strom und Spannung.
      • Norm: Der gesamte Stromverzerrungskoeffizient (THDi) für einzelne Verbraucher gemäß EN 61000-3-2/3 sollte je nach Art der Last und des Stromversorgungssystems 5-10 % nicht überschreiten. Nach Spannung (THDu) gemäß DSTU EN 50160:2017 – normalerweise nicht mehr als 8 % für ein 0,4-kV-System.
      • WENN THDi > 10 % oder signifikante Amplituden der 3., 5., 7. Harmonischen beobachtet werden:
        1. DANN Fahren Sie mit der Lösung des Problems der harmonischen Verzerrungen fort (Kapitel 8).
  4. Діагностика Проблем з Вентиляцією та Охолодженням (для загального незначного перегріву)
    1. THEN виконати візуальний огляд системи вентиляції панелі:
      • Перевірити чистоту вентиляційних решіток, фільтрів.
      • Überprüfen Sie die Effizienz der Lüfter (sofern installiert), ihre Rotation und den Geräuschpegel.
      • Überprüfen Sie die Dichtheit der Platte und prüfen Sie, ob unerlaubte Löcher vorhanden sind, die den Luftstrom stören.
    2. DANN messen Sie die Temperatur im Inneren des Panels und in der Nähe der Einlass-/Auslassöffnungen mit einem Pyrometer. WENN der Temperaturunterschied erheblich ist (ΔT > 10 °C), DANN arbeitet das Kühlsystem ineffizient.
    3. WENN Verstopfungen, fehlerhafte Lüfter oder unzureichende Luftzirkulation festgestellt hat:
      1. DANN fahren Sie mit Lüftungs- und Kühlproblemen fort (Kapitel 8).
    4. WENN alle oben genannten Prüfungen keine offensichtliche Ursache ergeben haben und die Überhitzung weiterhin besteht, DANN ziehen Sie die Möglichkeit einer Verschlechterung der Isolierung oder versteckter interner Komponentendefekte in Betracht, die eine eingehendere Diagnose oder einen Austausch erfordern.

6. Störungsursachenmatrix

Mithilfe dieser Tabelle können Sie anhand beobachteter Symptome und diagnostischer Testergebnisse schnell wahrscheinliche Ursachen für Überhitzung identifizieren.

Symptom Wahrscheinliche Ursachen (nach Wahrscheinlichkeit geordnet) Diagnosetest Erwartetes Ergebnis, wenn die Ursache bestätigt wird
Lokale Überhitzung (Hot Spot) am Anschluss/Terminal. 1. Schwache/schlechte Verbindung (Oxidation, unzureichendes Anzugsdrehmoment).
2. Überlastung eines separaten Zweigs/Leiters.
3. Verschlechterung des Leiter-/Klemmenmaterials.		 Thermografie, Messung des Spannungsabfalls (unter Last) am Anschluss, Überprüfung des Anzugsdrehmoments. ΔT > 20°C (Thermographie), Spannungsabfall > 50 mV, lose Verbindung.
Lokale Überhitzung von Bauteilen (Automat, Schütz, Relais). 1. Komponentenüberlastung.
2. Interne Fehlfunktion/Verschleiß des Bauteils (Durchbrennen von Kontakten, Lösen von Federn).
3. Falsch ausgewählte Komponente (nicht ausreichender Nennwert).		 Thermographie, Messung des Stroms durch das Bauteil, Funktionsprüfung, Sichtprüfung der Kontakte (nach LOTO). ΔT > 20°C (Thermographie), der gemessene Strom liegt nahe bei oder übersteigt die Komponentennennleistung.
Allgemeine Überhitzung des Panels (gleichmäßig über das gesamte Volumen). 1. Allgemeine Panelüberlastung.
2. Erhebliche harmonische Verzerrungen im System.
3. Unzureichendes oder ineffektives Belüftungs-/Kühlsystem.
4. Hohe Umgebungstemperatur.		 Messung der Ströme von Eingangsleitungen, Analyse der Stromqualität (THD), Überprüfung der Belüftung, Messung der Umgebungstemperatur. Ströme > 80 % der Kabel-/Busnennleistung, THDi > 10 %, verstopfte Filter, nicht funktionierende Lüfter, Raumtemperatur > +35 °C.
Überhitzung des Neutralleiters ohne sichtbare Phasenüberlastung. 1. Vorhandensein asymmetrischer nichtlinearer Lasten (PC, USV, LED-Beleuchtung), die die 3. Harmonische und ihre Vielfachen erzeugen.
2. Phasenverschiebung.		 Analyse der Stromqualität (Oberschwingungsspektrum, THDi), Messung des Stroms im Neutralleiter. Erheblicher Strom im Neutralleiter (kann den Phasenstrom überschreiten) mit unbedeutenden Phasenströmen, hoher Anteil der 3. Harmonischen.
Das Panel überhitzt nur, wenn bestimmte Geräte aktiviert werden. 1. Die angeschlossene Last übersteigt die berechnete.
2. Die Komponente, die dieses Gerät steuert (Schütz, Relais), ist defekt.		 Strommessung während der Aktivierung des Gerätes, Thermografie der Steuerkomponente. Strom > nominell, örtliche Überhitzung der Steuerkomponente.

7. Ursachenanalyse für jede Fehlfunktion

7.1. Lockere oder schlechte elektrische Verbindungen

Warum das passiert: Im Laufe der Zeit können elektrische Verbindungen aufgrund von Vibrationen, thermischer Ausdehnung und Kontraktion, falschem Montagedrehmoment oder Oxidation der Kontaktflächen schwächer werden. Laut EN 61439-1 / DSTU EN 61439-1:2017 sollte die richtige Verbindung einen minimalen Übergangswiderstand bieten. Steigt der Kontaktwiderstand, führt bereits ein kleiner Strom nach dem Joule-Lenz-Gesetz (Q = I² * R) zu einer erheblichen Wärmefreisetzung. Dies führt zu einer lokalen Überhitzung.

So bestätigen Sie:

  • Thermografie: Die effektivste Methode. Erkennt Hotspots mit ΔT > 20 °C.
  • Spannungsabfall messen: Messen Sie mit einem Multimeter den Spannungsabfall an der Verbindung unter Arbeitslast. Ein Abfall von mehr als 50 mV weist auf einen schlechten Kontakt hin.
  • Sichtprüfung: Spuren von Oxidation, Verbrennungen, Verfärbung der Isolierung, Verdunkelung des Metalls an der Verbindungsstelle.

Welche Schäden verursacht dies, wenn nicht behoben wird: Anhaltende Überhitzung verschlechtert die Isolierung, was zu einem Kurzschluss oder einem Phase-zu-Phase-Fehler führen kann. Eine vollständige Zerstörung der Verbindung, ein Ausfall der mit Strom versorgten Geräte und die Entstehung eines Brandes sind möglich. Gemäß den Anforderungen von UkrSEPRO gelten solche Geräte als gefährlich.

7.2. Überlastung elektrischer Ringe oder Komponenten

Warum es passiert: Eine Überlastung tritt auf, wenn der Strom, der durch einen Leiter, ein Gerät oder ein Kabel fließt, seinen Nennstrom (zulässigen Dauerstrom) überschreitet. Dies kann darauf zurückzuführen sein, dass neue Geräte ohne ordnungsgemäße Lastberechnungen angeschlossen werden, dass angeschlossene Geräte fehlerhaft funktionieren (z. B. blockiert der Motor, was zu einem erhöhten Strom führt) oder dass das System falsch ausgelegt ist. Gemäß EN 60364 / DSTU 4831:2007 (Elektrische Installationen von Gebäuden) ist eine Überlastung nicht akzeptabel.

So bestätigen Sie:

  • Strommessung: Verwenden Sie eine Stromzange (True-RMS), um den Strom in allen Phasen zu messen. Vergleichen Sie die Messwerte mit den Nennwerten der Leistungsschalter, Kabel und Komponenten. WENN der Strom 80 % des Nennwerts überschreitet, DANN handelt es sich um eine potenzielle Überlastung.
  • Lastdiagrammanalyse: Verwendung eines Netzqualitätsanalysators zur langfristigen Strom- und Leistungsüberwachung.

Welche Schäden verursacht es, wenn es nicht behoben wird: Längere Überlastung führt zu einer beschleunigten Alterung der Isolierung und einer verkürzten Lebensdauer von Kabeln und Schutzgeräten. Dies kann zur Aktivierung des Schutzes (Ausschalten automatischer Geräte), zur Beschädigung von Leitern und in kritischen Fällen - zur Zündung führen. Mögliche Schäden an mit Strom versorgten Geräten durch Spannungsabfall.

7.3. Harmonische Verzerrungen

Warum das passiert: Harmonische sind Ströme oder Spannungen mit Frequenzen, die ein Vielfaches der Netzfrequenz betragen (z. B. 150 Hz für die 3. Harmonische in einem 50-Hz-Netzwerk). Sie werden durch nichtlineare Lasten wie Wechselrichter, Frequenzumrichter, gepulste Netzteile (Computer, LED-Beleuchtung) und Schweißmaschinen erzeugt. Oberschwingungen erzeugen keine Nutzleistung, verursachen aber durch die Erhöhung des Effektivwerts des Stroms und den Skin-Effekt eine zusätzliche Erwärmung von Leitern, Transformatoren und Kondensatoren. Besonders gefährlich ist die 3. Harmonische, die in Drehstromsystemen nicht kompensiert wird und sich im Neutralleiter ansammelt, was zu dessen Überhitzung führt.

So bestätigen Sie:

  • Stromqualitätsanalysator: Messung der gesamten harmonischen Verzerrung (THD) und Spektrumanalyse einzelner Harmonischer nach Strom (THDi) und Spannung (THDu). IF THDi > 10 % (gemäß EN 61000-2-4), DANN sind Harmonische ein erhebliches Problem.
  • Messung des Stroms im Neutralleiter: Ein hoher Strom im Neutralleiter bei ausgeglichener Phasenlast ist ein klarer Indikator für das Vorhandensein der 3. Harmonischen.

Der Schaden, den es verursacht, wenn nicht behoben wird:Zusätzliche Erwärmung von Kabeln, Transformatoren, Kondensatoren und Leistungsschaltern, was zu deren vorzeitigem Ausfall führen kann. Reduzierung der Geräteeffizienz. Eine Fehlauslösung von Schutzeinrichtungen ist möglich. Eine Überhitzung des Neutralleiters kann einen Brand verursachen.

7.4. Fehlfunktionen interner Komponenten

Warum das passiert: Einzelne Komponenten im Panel (z. B. Leistungsschalter, Schütze, Relais, Stromwandler) können aufgrund von Alter, Fabrikfehler, mechanischem Verschleiß der Kontakte, Einwirkung aggressiver Umgebungen oder Überschreitung zulässiger Belastungen ausfallen. Der Innenwiderstand eines solchen Bauteils erhöht sich, was bereits bei normalem Strom zu einer eigenen Überhitzung führt.

So bestätigen Sie:

  • Thermografie: Lokalisierte Überhitzung einer bestimmten Komponente.
  • Funktionsprüfung: Überprüfung der Funktion, Spielfreiheit, Integrität des Gehäuses.
  • Widerstandsmessung: Messen Sie nach dem Abschalten den Widerstand über die Komponente hinweg (z. B. durch Schützkontakte). Ein hoher Widerstand weist auf eine Fehlfunktion hin.

Welchen Schaden verursacht es, wenn es nicht behoben wird: Reduzierte Systemzuverlässigkeit, ungeplante Abschaltungen. Unter Bildung einer Lichtbogenentladung ist eine vollständige Zerstörung des Bauteils möglich, die benachbarte Elemente beschädigen oder einen Brand verursachen kann.

7.5. Unzureichende Belüftung und Verschmutzung

Warum das passiert: Elektropaneele sind für eine bestimmte Wärmeabgabe ausgelegt. Wenn die natürliche oder erzwungene Belüftung beeinträchtigt ist (verstopfte Filter, nicht funktionierende Lüfter, verstopfte Öffnungen), wird die von den Komponenten erzeugte Wärme nicht effizient abgeleitet, was zu einem Anstieg der Gesamttemperatur im Panel führt. Ansammlungen von Staub, Schmutz und Ölablagerungen wirken als Wärmeisolator, behindern die Wärmeübertragung und erhöhen die Gefahr von Kurzschlüssen.

So bestätigen Sie:

  • Sichtprüfung: Verstopfte Filter, Staub auf Komponenten, feststehende Lüfterblätter.
  • Temperaturmessung: Temperaturmessung im Panel und in der Nähe der Lüftungsschlitze.

Welche Schäden verursacht es, wenn es nicht behoben wird: Beschleunigte Alterung aller Panelkomponenten (Kabel, Schalter, elektronische Module) aufgrund der ständigen Einwirkung erhöhter Temperaturen. Reduzierung ihrer Zuverlässigkeit und Lebensdauer. Erhöhtes Ausfall- und Brandrisiko.

8. Schritt-für-Schritt-Verfahren zur Fehlerbehebung

8.1. Beseitigung schwacher Verbindungen

  1. ACHTUNG! Führen Sie das vollständige LOTO-Verfahren für die betreffende Schalttafel durch. Überprüfen Sie die Spannungsfreiheit anhand der Anzeige.

  2. Kontaktreinigung: Entfernen Sie Oxidation, Schmutz oder Korrosion von Kontaktflächen mit speziellen Reinigungsmitteln für elektrische Kontakte (z. B. Alkohollösungen, fusselfreie Tücher). Vermeiden Sie abrasive Materialien.
  3. Verbindungen nachziehen: Ziehen Sie mit einem Drehmomentschlüssel/Schraubendreher alle Schraubverbindungen (Klemmenblöcke, Stromschienenschrauben, Kabelbefestigungen an Maschinen) mit dem vom Komponentenhersteller empfohlenen Drehmoment oder gemäß den Tabellen mit Standard-Anzugsdrehmomenten an (z. B. für Kupferdrähte 10 mm² - 4-5 Nm, für Stromschienen - 10-20 Nm je nach Querschnitt).
  4. Sichtprüfung: Stellen Sie sicher, dass der Kontakt sicher ist und die Drähte und die Isolierung nicht deformiert sind.
  5. Überprüfung: Nachdem die Stromversorgung wiederhergestellt ist (aus Sicherheitsgründen), wiederholen Sie die thermografische Untersuchung und Spannungsabfallmessung an der reparierten Verbindung unter Arbeitslast. Erwartetes Ergebnis: ΔT < 5°C, Spannungsabfall < 50 mV.

8.2. Überlastungsprobleme lösen

  1. ACHTUNG! Führen Sie das vollständige LOTO-Verfahren für die betreffende Schalttafel durch. Überprüfen Sie die Spannungsfreiheit anhand der Anzeige.

  2. Ermitteln der Quelle der Überlastung: Analysieren Sie, welche Geräte angeschlossen oder geändert wurden, die zu einem Anstieg der Last geführt haben.
  3. Lastumverteilung: Wenn möglich, verteilen Sie einen Teil der Last auf andere, weniger belastete elektrische Leitungen oder Schalttafeln. Dies erfordert eine sorgfältige Gestaltung und Prüfung der Phasenbalance.
  4. Erhöhung des Kabel-/Busquerschnitts: Wenn eine Umverteilung nicht möglich ist und die Berechnungen eine konstante Überschreitung des zulässigen Stroms ergeben, müssen überlastete Kabel und/oder Busse durch Komponenten mit größerem Querschnitt ersetzt werden, die dem neuen Stromniveau standhalten können (gemäß DSTU IEC 60364-5-52:2016).
  5. Austausch von Leistungsschaltern: Ersetzen Sie durch Überlastung ausgelöste Leistungsschalter durch entsprechend dimensionierte Leistungsschalter, wenn die vorherigen falsch ausgewählt wurden (jedoch erst nach Beseitigung der Grundursache der Überlastung).
  6. Überprüfung: Nach Abschluss der Arbeiten messen Sie die Ströme in allen Phasen und Leitungen erneut mit Stromzangen. Erwartetes Ergebnis: Die Ströme sollten 80 % des Nennstroms von Kabeln und Schutzgeräten nicht überschreiten.

8.3. Beseitigung harmonischer Verzerrungen

  1. Erkennung harmonischer Quellen: Bestimmen Sie mit einem Netzqualitätsanalysator, welche Lasten die stärkste harmonische Verzerrung erzeugen (normalerweise Frequenzumrichter, USV, Induktionsöfen, Computer).
  2. Installieren von Oberschwingungsfiltern:
    • Passive Filter: Werden parallel oder in Reihe mit der Last installiert, um bestimmte Oberschwingungen zu unterdrücken (z. B. LC-Filter für die 3. und 5. Oberschwingung).
    • Aktive Filter: Erzeugen Sie dynamisch gegenphasige Harmonische und kompensieren Sie Verzerrungen in Echtzeit. Effektiver, aber teurer.
  3. Änderung der Systemkonfiguration: Wenn möglich, trennen Sie nichtlineare Lasten von empfindlichen Geräten. Der Einsatz von Transformatoren mit YNyn- oder Dyn11-Verkabelung kann dazu beitragen, die Ausbreitung von Oberschwingungen zu reduzieren.
  4. Erhöhung des Querschnitts des Neutralleiters: Wenn die Hauptschwingungen die 3. Harmonische sind, die zu einer Überhitzung des Neutralleiters führen, kann es notwendig sein, den Querschnitt des Neutralleiters auf das 1,73- bis 2-fache im Vergleich zu den Phasenleitern zu erhöhen (gemäß EN 60364-5-52).
  5. Überprüfung: Erneute Analyse der Stromqualität nach Implementierung von Lösungen. Erwartetes Ergebnis: Reduzierung des THDi auf Werte < 10 %, Reduzierung des Stroms im Neutralleiter.

8.4. Austausch fehlerhafter Komponenten

  1. ACHTUNG! Führen Sie das vollständige LOTO-Verfahren für die betreffende Schalttafel durch. Überprüfen Sie die Spannungsfreiheit anhand der Anzeige.

  2. Demontage: Zerlegen Sie die fehlerhafte Komponente sorgfältig und befolgen Sie dabei die Anweisungen des Herstellers.
  3. Installation: Installieren Sie eine neue Komponente mit identischem Typ und Nenneigenschaften. Kritisch: Verwenden Sie Komponenten, die den CE- und UkrSEPRO-Standards entsprechen.
  4. Anschluss: Schließen Sie alle Drähte gemäß dem Diagramm an und ziehen Sie die Verbindungen mit einem Drehmomentschlüssel mit dem empfohlenen Drehmoment fest.
  5. Überprüfung: Nachdem die Stromversorgung wiederhergestellt ist, führen Sie einen Funktionstest der neuen Komponente durch und wiederholen Sie die thermografische Untersuchung. Erwartetes Ergebnis: Normaler Betrieb, keine Überhitzung.

8.5. Verbesserte Belüftung und Kühlung

  1. ACHTUNG! Befolgen Sie das vollständige LOTO-Verfahren, wenn Sie die Abdeckung öffnen müssen, um Lüfter zu reinigen oder auszutauschen. Möglicherweise benötigen Sie kein LOTO, um die Außengitter zu reinigen, aber halten Sie einen Sicherheitsabstand zu stromführenden Teilen ein.

  2. Reinigung: Reinigen Sie die Lüftungsgitter, Luftfilter und die Innenflächen des Panels mit Druckluft (keine Metallpartikel), einer Bürste und einem Staubsauger von Staub und Schmutz. WICHTIG: Sorgen Sie für eine ordnungsgemäße Luftfilterung.
  3. Lüfter austauschen: Wenn die Lüfter nicht funktionieren oder ineffizient arbeiten, ersetzen Sie sie durch neue mit den entsprechenden Leistungsmerkmalen und dem IP-Schutzgrad.
  4. Installation zusätzlicher Kühlsysteme: Wenn die passive und erzwungene Belüftungskühlung nicht ausreicht (z. B. aufgrund einer hohen Komponentendichte oder einer Umgebungstemperatur > +40 °C), sollten Sie die Installation von Klimaanlagen für Schaltschränke oder Flüssigkeitskühlsystemen in Betracht ziehen.
  5. Überprüfung: Erneute Messung der Temperatur im Panel und in der Nähe der Auslässe. Erwartetes Ergebnis: Reduzierung der Temperatur im Panel auf akzeptable Werte (z. B. ΔT < 15°C relativ zur Umgebungstemperatur).

9. Vorbeugende Maßnahmen

Regelmäßige vorbeugende Maßnahmen sind schlüssel, um eine Überhitzung der Schalttafeln zu verhindern und einen reibungslosen Betrieb der Geräte sicherzustellen.

Die Grundursache Präventionsstrategie Überwachungsmethode Empfohlenes Intervall
Schwache Verbindungen Regelmäßige Überprüfung und Festziehen der Klemmenverbindungen gemäß den empfohlenen Momenten. Verwenden Sie spezielle Unterlegscheiben (z. B. Belleville), um den Druck aufrechtzuerhalten. Thermografische Untersuchung (EN 13187), Messung des Spannungsabfalls, Überprüfung des Anzugsmoments mit einem dynamometrischen Werkzeug. Jährlich oder alle 6 Monate für kritische Geräte.
Überlastung Sorgfältige Berechnung der Lasten während der Konstruktion und etwaiger Änderungen. Bereitstellung einer ausreichenden Stromreserve für Kabel und Schutzgeräte (mindestens 20 %). Regelmäßige Überwachung von Strömen und Leistungen (Stromzangen, Netzqualitätsanalysatoren). Analyse von Lastplänen. Monatlich (für Großverbraucher), jährlich (für das gesamte Panel).
Harmonische Verzerrungen Einsatz von Geräten mit geringem Oberwellenanteil. Verwendung aktiver oder passiver Oberwellenfilter. Regelmäßige Analyse der Netzqualität (THD, Spektrum der Oberschwingungen) mit speziellen Geräten. Jährlich oder beim Anschluss einer neuen nichtlinearen Last.
Fehlfunktionen interner Komponenten Geplanter Austausch von Komponenten mit begrenzter Lebensdauer (z. B. Schütze mit vielen Schaltern). Verwendung hochwertiger Komponenten bewährter Hersteller. Sichtprüfung, Funktionsprüfung, Thermografie unter Last. Gemäß den Empfehlungen des Komponentenherstellers oder alle 3–5 Jahre für kritische Komponenten.
Unzureichende Belüftung und Verschmutzung Regelmäßige Reinigung der Platten von Staub und Schmutz. Luftfilter austauschen oder reinigen. Überprüfung der Leistung der Ventilatoren. Sichtprüfung, Temperaturmessung innerhalb und um das Panel herum, Luftstromprüfung. Vierteljährlich oder alle 6 Monate, abhängig von den Betriebsbedingungen (Staubigkeit).

10. Ersatzteile und Komponenten

Наявність відповідних запасних частин є критичною для швидкого усунення несправностей та мінімізації часу простою. UNITEC-D GmbH пропонує широкий асортимент високоякісних компонентів, що відповідають міжнародним стандартам.

Beschreibungsdetails Spezifikation / Standard Wann ersetzen? Kategorie UNITEC
Automatischer Schalter EN 60947-2 / DSTU EN 60947-2:2017. Nennstrom, Betriebskennlinie (B, C, D). Bei Auslösung durch Kurzschluss, optische Schäden, Überhitzung des Gehäuses, nach kritischer Überlastung. Schutz- und Schaltmittel
Schütz / Starter EN 60947-4-1 / DSTU EN 60947-4-1:2017. Anwendungskategorie (AC-1, AC-3), Nennstrom. Bei Kontaktverbrennung, mechanischem Verschleiß, Ausfall, Überhitzung der Spule. Schutz- und Schaltmittel
Klemmenblock / Anschluss EN 60947-7-1 / DSTU EN 60947-7-1:2017. Typ (Schraube, Feder), Nennstrom, Drahtquerschnitt. Bei Oxidation, Verformung, Überhitzungsspuren, Isolationsschäden. Anschlüsse und Anschlüsse
Ventilator für Elektroschrank Typ (axial, zentrifugal), Leistung (m³/h), IP-Schutzart, Abmessungen. Beim Anhalten erhöhte Geräuschentwicklung, verminderte Leistung, mechanische Beschädigung der Messer. Klimatisierungssysteme
Luftfilter für Schränke Filterklasse (G2-G4), Abmessungen. Bei starker Verstopfung Schäden gemäß PPR-Plan. Klimatisierungssysteme
Kabel und Leiter DSTU EN 50525-2-XX, Querschnitt (mm²), Isolationstyp (PVC, XLPE), Nennspannung. Bei Schäden an der Isolierung, Spuren von Überhitzung, Farbveränderung, ständigem Überstrom. Kabel und Kabelprodukte

Um Komponenten zu bestellen und auszuwählen, besuchen Sie bitte den elektronischen Katalog unitec-D.

11. Links

  • DSTU EN 50110-1:2017. Betrieb von Elektroanlagen. Allgemeine Anforderungen.
  • DSTU EN 60947-1:2017. Die Verteilungs- und Steuerungsgeräte sind mit Niederspannung ausgestattet. Teil 1. Allgemeine Regeln.
  • DSTU EN 60947-2:2017. Die Verteilungs- und Steuerungsgeräte sind mit Niederspannung ausgestattet. Teil 2. Automatische Schalter.
  • DSTU EN 50160:2017. Eigenschaften der Versorgungsspannung in allgemeinen Stromnetzen.
  • DSTU IEC 60364-5-52:2016. Elektroinstallationen von Gebäuden. Teil 5-52. Auswahl und Installation elektrischer Geräte. Elektrische Verkabelungssysteme.
  • EN 61000-3-2/3, EN 61000-2-4. Normen zur elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) und Grenzwerte für Oberschwingungsströme.
  • ISO 18436. Zustandskontrolle und Diagnose von Maschinen. Anforderungen an die Qualifikation und Zertifizierung des Personals. Teil 7: Thermografie.
  • Anweisungen der Hersteller bestimmter Geräte.
  • Zugehörige UNITEC-D-Wartungshandbücher.

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