Schaltschrankbau nach DIN EN 61439: Anforderungen, Nachweise und Praxiswissen

Die DIN EN 61439 ist die maßgebliche Norm für den Bau von Niederspannungs-Schaltgerätekombinationen (SK) und legt die Anforderungen an Planung, Bau und Prüfung solcher Anlagen fest. Sie ersetzt die frühere Norm DIN EN 60439 und bringt wesentliche Änderungen mit sich, die für Hersteller und Anwender von Bedeutung sind.

In der Elektrotechnik gibt es häufig den Bedarf, mehrere Schalt- und Schutzgeräte so zu bündeln, dass sie gemeinsam spezifische Anforderungen erfüllen können. Diese Geräte werden entweder in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht oder modular nebeneinander angeordnet. Die Gesamtheit dieser Schaltgeräte, Betriebsmittel sowie deren interne Verdrahtung und Anschlüsse (Ein- und Ausgangsklemmen) bezeichnet man als Schaltgerätekombination. Sie dienen Aufgaben wie dem Steuern, Regeln, Messen oder Melden in elektrischen Anlagen.

Hier sind typische Aufgaben von Schaltgerätekombinationen in verschiedenen Branchen, sowie die typischen Anforderungen an Schaltschränke und deren Bauteile:

Die Anforderungen an Schaltgerätekombinationen wurden ursprünglich in der Normenreihe DIN EN 60439 geregelt. Sie fasste erstmals verschiedene Arten von Schaltanlagen unter einem normativen Dach zusammen, mit einem besonderen Fokus auf sogenannte Energie-Schaltgerätekombinationen. Ein markantes Merkmal dieser früheren Norm war die Unterteilung in:

• TSK (typgeprüfte Schaltgerätekombination): Im Labor vollständig getestete Anlagen.
• PTSK (partiell typgeprüfte Schaltgerätekombination): Kombinationen, bei denen lediglich einzelne Komponenten geprüft wurden.

Mit der Einführung der DIN EN 61439 wurde die Unterscheidung zwischen TSK und PTSK abgeschafft. Stattdessen setzt die Norm auf den Bauartnachweis, der die Konformität der gesamten Schaltgerätekombination sicherstellt. Diese Änderung macht die Prüfverfahren flexibler und gleichzeitig umfassender, da nun sowohl Konstruktion als auch die fertige Anlage auf Einhaltung der Norm geprüft werden.

Schaltgerätekombinationen bilden das Herzstück vieler elektrischer Anlagen. Sie sorgen dafür, dass Energie effizient verteilt, Maschinen sicher gesteuert und elektrische Systeme zuverlässig überwacht werden können. Durch die präzisen Vorgaben der Normen wird sichergestellt, dass diese Aufgaben auch unter anspruchsvollen Bedingungen zuverlässig und sicher ausgeführt werden.

Mit der Umstellung von der DIN EN 60439 zur DIN EN 61439 hat sich der Fokus von starren Kategorien hin zu einer flexibleren, praxisnahen Herangehensweise verschoben – eine wichtige Entwicklung, die dem heutigen Bedarf an modularen und skalierbaren Systemen Rechnung trägt.

Die DIN EN 61439 gilt für Niederspannungs-Schaltgerätekombinationen mit einer Bemessungsspannung bis 1.000 V Wechselstrom (AC) oder 1.500 V Gleichstrom (DC). Sie definiert die allgemeinen Anforderungen an Konstruktion, Sicherheit und Leistungsfähigkeit solcher Anlagen. Ein zentrales Element der Norm ist der Bauartnachweis, der die frühere Typprüfung ersetzt und die Unterscheidung zwischen typgeprüften (TSK) und partiell typgeprüften Schaltgerätekombinationen (PTSK) aufhebt.

Die DIN EN 61439 definiert klare Verantwortlichkeiten für die verschiedenen Beteiligten an der Herstellung und Nutzung von Schaltgerätekombinationen. Sie unterscheidet dabei zwischen dem ursprünglichen Hersteller, dem Hersteller der Schaltgerätekombination und dem Planer bzw. Betreiber. Jeder trägt spezifische Verantwortung für bestimmte Prozesse, um die Sicherheit und Funktionalität der Anlage zu gewährleisten.

Die Normenreihe ist modular aufgebaut und besteht aus mehreren Teilen, die spezifische Anforderungen für verschiedene Arten von Schaltgerätekombinationen festlegen:

• Teil 1: Allgemeine Festlegungen (DIN EN IEC 61439-1 (VDE 0660-600-1):2021-10)
• Teil 2: Energie-Schaltgerätekombinationen (DIN EN IEC 61439-2 (VDE 0660-600-2):2021-10)
• Teil 3: Installationsverteiler für die Bedienung durch Laien (DBO) (DIN EN 61439-3 (VDE 0660-600-3):2013-02)
• Teil 4: Besondere Anforderungen für Baustromverteiler (BV) (DIN EN 61439-4 (VDE 0660-600-4):2013-09 )
• Teil 5: Schaltgerätekombinationen in öffentlichen Energieverteilungsnetzen (DIN EN 61439-5 (VDE 0660-600-5):2015-10)
• Teil 6: Schienenverteilersysteme (Busways) (DIN EN 61439-6 (VDE 0660-600-6):2013-06)
• Teil 7: Schaltgerätekombinationen für bestimmte Anwendungen, z.B. Marinas, Campingplätze (DIN EN IEC 61439-7 (VDE 0660-600-7):2021-06)

Der ursprüngliche Hersteller ist für die grundlegenden Aspekte der Konstruktion und Prüfung der Schaltgerätekombination zuständig. Zu seinen Aufgaben gehören:

• Prototypenprüfung: Der ursprüngliche Hersteller entwickelt und prüft die Konstruktion der Schaltgerätekombination in Form von Prototypen, um sicherzustellen, dass sie den allgemeinen Anforderungen entspricht.
• Bauartnachweis: Er erbringt den Nachweis, dass das Design und die Konstruktion der Schaltgerätekombination den Vorgaben der Norm entsprechen. Dieser Nachweis basiert auf Prüfungen, Berechnungen oder einer Kombination aus beiden.

Der Hersteller der Schaltgerätekombination übernimmt die praktische Umsetzung und Anpassung an spezifische Anforderungen.

Seine Aufgaben umfassen:

• Komponentenauswahl und Montage: Die Auswahl geeigneter Bauteile und deren fachgerechte Montage.
• Bemessung: Die technische Auslegung der Schaltgerätekombination, z. B. hinsichtlich Strombelastbarkeit, Schutzart und Kurzschlussfestigkeit.
• Stücknachweis: Die Durchführung und Dokumentation der individuellen Prüfungen für jede gefertigte Schaltgerätekombination.

Der Planer oder Betreiber trägt die Verantwortung für die Nutzung und Instandhaltung der Schaltgerätekombination. Zu seinen Zuständigkeiten gehören:

• Anschluss an das elektrische Netz: Sicherstellen, dass die Schaltgerätekombination korrekt mit dem Versorgungsnetz verbunden ist.
• Stromkreise und Verbraucher: Planung und Verwaltung der angeschlossenen Stromkreise und Verbraucher.
• Bedienung und Wartung: Sicherstellen, dass die Anlage ordnungsgemäß bedient wird und regelmäßig gewartet wird, um die Betriebssicherheit zu gewährleisten.

Alle Beteiligten – ursprünglicher Hersteller, Hersteller der Schaltgerätekombination und Planer/Betreiber – sind verpflichtet, sicherzustellen, dass die Schaltgerätekombination alle Anforderungen der DIN EN 61439 erfüllt. Durch diese klare Aufgabenteilung wird gewährleistet, dass die Normvorgaben in jeder Phase des Lebenszyklus der Anlage eingehalten werden.

Für jede Schaltgerätekombination sind zwei Hauptnachweise zu erbringen:

• Bauartnachweis: Bestätigt, dass die Konstruktion den normativen Anforderungen entspricht. Dieser Nachweis kann durch Prüfung, Berechnung oder eine Kombination aus beidem erfolgen.
• Stücknachweis: Bezieht sich auf die individuelle Prüfung jeder gefertigten Schaltgerätekombination, um sicherzustellen, dass sie den festgelegten Anforderungen entspricht. Die Ergebnisse werden im Stückprüfprotokoll dokumentiert.

Im Rahmen des Stücknachweises sind verschiedene Prüfungen durchzuführen, darunter:

• Schutzart von Gehäusen: Überprüfung der Dichtungen und Abdeckungen gemäß Abschnitt 11.2 der DIN EN 61439-1.
• Luft- und Kriechstrecken: Sicherstellung ausreichender Abstände zur Vermeidung von Überschlägen, entsprechend Abschnitt 11.3.
• Schutz gegen elektrischen Schlag: Überprüfung der Maßnahmen zum Schutz gegen direktes und indirektes Berühren, gemäß Abschnitt 11.4.
• Mechanische Funktion: Prüfung von Betätigungselementen und Verriegelungen auf korrekte Funktion, gemäß Abschnitt 11.8.

Die Schutzart (z. B. IP54, IP65) gibt an, wie gut ein Gehäuse gegen das Eindringen von Fremdkörpern und Wasser geschützt ist.

• Beispiele für Schutzarten:
  • IP54: Geeignet für Innenbereiche mit Schutz vor Staubablagerungen und Spritzwasser aus allen Richtungen, z. B. in Bürogebäuden oder Werkstätten.
  • IP65: Schutz vor Staubeintritt und Strahlwasser. Diese Schutzart wird in staubigen Fabriken oder im Freien benötigt, z. B. in Baustellencontainern.
  • IP69K: Höchster Schutz vor Wasser, oft in der Lebensmittelindustrie eingesetzt, wo Schaltschränke mit Hochdruck gereinigt werden.
• Praxistipp: Achten Sie bei der Auswahl der Dichtungen darauf, dass diese ölbeständig sind, wenn der Schaltschrank in Industrieanlagen mit Schmierstoffen eingesetzt wird. In Außenbereichen sind UV-beständige Dichtungen erforderlich.

Diese Prüfung stellt sicher, dass zwischen spannungsführenden Teilen und geerdeten Teilen oder zwischen unterschiedlichen Spannungsstufen ausreichende Abstände eingehalten werden.

• Mindestens geforderte Abstände:
  • Luftstrecke: 3 mm bis 10 mm, abhängig von der Bemessungsspannung (z. B. 5,5 mm bei 400 V).
  • Kriechstrecke: 4 mm bis 12,5 mm, abhängig von der Verschmutzungs- und Überspannungskategorie (z. B. 8 mm bei Verschmutzungsgrad 3).
• Praxistipp: Verwenden Sie isolierte Leitungen und Trennplatten, um die geforderten Abstände einfacher einzuhalten, besonders bei kompakten Gehäusen.

Die Norm fordert Maßnahmen zum Schutz gegen direktes und indirektes Berühren.

• Maßnahmen:
  • Direkter Berührungsschutz: Isolierende Abdeckungen oder Gehäuse.
  • Indirekter Berührungsschutz: Verwendung eines Schutzleitersystems mit durchgängiger Erdverbindung. Der Widerstand des Schutzleiters darf maximal 0,1 Ω betragen.
• Praxistipp: Führen Sie eine Durchgangsmessung aller Schutzleiterverbindungen durch und verwenden Sie farblich gekennzeichnete Schutzleiter (grün-gelb), um Verwechslungen zu vermeiden.

Betätigungselemente, Türverriegelungen und Klappen müssen einwandfrei funktionieren.

• Zu prüfen:
  • Türen und Klappen müssen sich leichtgängig öffnen und schließen lassen.
  • Mechanische Verriegelungen dürfen sich nur bei korrektem Schaltzustand lösen lassen.
• Praxistipp: Schmieren Sie regelmäßig Scharniere und Verriegelungen und prüfen Sie die Funktion bei unterschiedlichen Temperaturen (z. B. in Kühlhäusern).

Eine ordnungsgemäße Dokumentation ist essenziell, um die Konformität nach DIN EN 61439 nachzuweisen.

Neben allgemeinen Anforderungen sollten folgende Punkte berücksichtigt werden:

• Wichtige Dokumente:
  • Stückprüfprotokoll: Enthält detaillierte Prüfwerte und Abnahmen.
  • Schaltpläne: Darstellung aller elektrischen Verbindungen und Komponenten.
  • Thermische Berechnungen: Nachweis, dass die Schaltgerätekombination die zulässige Erwärmung nicht überschreitet.
  • Kurzschlussnachweis: Belegt die mechanische und thermische Festigkeit bei Kurzschlussströmen.
• Praxistipp: Verwenden Sie Software-Tools wie EPLAN, um Schaltpläne und Dokumentationen effizient zu erstellen. Archivieren Sie Dokumente digital und in Papierform revisionssicher.

Standardisierte Checkliste für die Dokumentation:

1. Identifikationsdaten der Schaltgerätekombination:
   • Herstellername, Typ, Seriennummer.
2. Technische Daten:
   • Bemessungsspannung, Bemessungsstrom, Schutzart.
3. Prüfungen:
   • Schutzart, Luft-/Kriechstrecken, Kurzschlussfestigkeit.
4. Schaltpläne und Layouts:
   • Vollständige technische Zeichnungen.
5. Anweisungen:
   • Bedienungs-, Wartungs- und Montageanleitungen.

Die Einhaltung der DIN EN 61439 hat sowohl für Hersteller als auch für Anwender entscheidende Vorteile:

• Vermeidung von Haftungsrisiken: Eine vollständige Nachweisführung schützt Hersteller vor rechtlichen Konsequenzen.
• Optimierte Anlagenplanung: Standardisierte Anforderungen erleichtern die Projektierung und senken Kosten.
• Längere Lebensdauer der Anlagen: Durch gezielte Prüfungen werden Fehlerquellen frühzeitig erkannt.

Praxistipp: Binden Sie alle Projektbeteiligten frühzeitig ein, um Fehler in der Planung zu vermeiden. Führen Sie Schulungen zur Normkonformität für Ihre Mitarbeiter durch.

Schaltgerätekombinationen (SK) sind hochspezialisierte Produkte, die individuell an die betrieblichen Anforderungen angepasst werden. Anders als Standardlösungen erfordert die Planung und Fertigung einer Niederspannungs-Schaltgerätekombination die Berücksichtigung zahlreicher technischer und umgebungsbedingter Kriterien. Dieser Anpassungsprozess ist entscheidend, um Funktionalität, Sicherheit und Effizienz zu gewährleisten.

Die spezifischen Anforderungen an eine Schaltgerätekombination können je nach Einsatzbereich stark variieren.

Zu den wichtigsten Faktoren gehören:

• Netzanschluss: Hierbei müssen Aspekte wie die Einspeisespannung, die Kurzschlussfestigkeit und die Lage der Zuleitung berücksichtigt werden. Beispielsweise benötigen industrielle Anlagen oft eine höhere Kurzschlussfestigkeit als kleinere Gewerbebetriebe.
• Netzsystem: Das zugrunde liegende Netzsystem, ob TN-, TT- oder IT-System, bestimmt die Auswahl der Schutz- und Schaltgeräte. IT-Systeme erfordern beispielsweise spezielle Erdungskonzepte.
• Stromkreise und Verbraucher: Eine klare Unterscheidung zwischen Verteiler- und Endstromkreisen sowie die Art der angeschlossenen Verbraucher (z. B. ohmsche Verbraucher wie Heizungen oder induktive Verbraucher wie Elektromotoren) ist für die Auslegung entscheidend.
• Umgebungsbedingungen: Die Einsatzumgebung beeinflusst die Wahl von Gehäusematerial, Schutzarten und Belüftung. Ein Schaltschrank im Außenbereich benötigt wetterfeste Eigenschaften (z. B. UV-beständige Gehäuse mit IP65), während Innenräume spezifische Anforderungen wie Brandschutz erfüllen müssen.
• Schutzart: Die geforderte Schutzart richtet sich nach der Umgebung: Staubschutz (IP5X), Schutz vor Spritzwasser (IP44) oder Strahlwasser (IP65) sind je nach Standort und Nutzung entscheidend.
• Bauform und Gehäuse: Die Bauform wird durch die räumlichen Gegebenheiten und die Art der Nutzung bestimmt. Offene Konstruktionen eignen sich beispielsweise für geschützte Bereiche in Industrieanlagen, während geschlossene Pult- oder Kastenbauformen für anspruchsvollere Umgebungen eingesetzt werden.
• Einbauweise: Ob der Schaltschrank freistehend, für den Wandeinbau, die Hohlwandmontage oder als mobile Einheit vorgesehen ist, beeinflusst die Auswahl des Materials und der Bauform maßgeblich.