Zusätzliche Anforderungen an Steuerungen und Komponenten (VDS, VDE)

Zusätzlich zu den allgemeinen Anforderungen an eine Aggregatesteuerung müssen Sicherheitsquellen zusätzliche Anforderungen erfüllen, um eine zuverlässige Funktion des Stromerzeugers und der Stromversorgung zu gewährleisten.

Batterieanlage

Die Starteinrichtung und die Steuerung des Aggregates müssen netzunabhängig sein. Üblich sind Elektrostarter, sodass hier eine Starterbatterie erforderlich ist. Diese Batterie darf gemäß DIN 6280-13,  jedoch keine Pkw- oder Lkw- Starterbatterie sein.

Auch DIN VDE 0100 – 560 (2021-08) fordert für batteriegestützte Sicherheitsstromversorgungssysteme Batterien oder Zellen in gasdichter oder verschlossener Bauart in einer robusten Industrieausführung, wie Zellen oder Batterien nach DIN EN 60623 oder Normen der Reihe DIN EN 60896.

Mögliche Typen sind hier z. B. Bleibatterien der Typen GroE, OGi, OGiV oder OpzS oder geeignete Nickel-Cadmium-Batterien. Es ist zulässig, Steuer- und Starterbatterie zu kombinieren, jedoch sind auch Anlagen mit jeweils getrennten Batterien zulässig.

Es ist nicht zulässig, diese Batterien für andere Zwecke als zum Starten und Steuern der Stromversorgungsstation zu verwenden. Zu den zulässigen Funktionen zählt neben der eigentlichen Aggregatesteuerung selbst z. B. auch die Ansteuerung der Leistungsschalter der zugehörigen Hauptverteilung. Eine unzulässige Funktion wäre z. B. die Versorgung von Baugruppen für die Raumbeleuchtung.

Die Kapazität der Batterie ist so zu bemessen, dass aus dem Erhaltungsladezustand heraus bei einer Umgebungstemperatur von +5 °C der Motor dreimal für je 10 s mit Pausen von 5 s gestartet werden kann. Dabei darf der Spannungseinbruch nur so gross sein, dass die Steuerung weiterhin störungsfrei funktioniert. Der Querschnitt der Leitungen zwischen Batterie und Anlasser ist so zu wählen, dass der Spannungsfall 8 % der Nennspannung des Anlassers nicht überschreitet.

Für die Batterieanlage ist eine Ladeeinrichtung mit IU-Kennlinie erforderlich. Dadurch wird sichergestellt, dass die Batterie immer voll geladen ist, jedoch nicht überladen wird. Außerdem sind Ladegeräte mit IU-Kennlinie in der Regel kurzschlussfest, sodass sie auch beim Starten des Anlassers eingeschaltet bleiben können.

Die Ladeeinrichtung muss in der Lage sein, sowohl den Dauerstromverbrauch der Steuerung bereitzustellen als auch 90 % der entnommenen Energie innerhalb von 10 h wieder zuzuführen. Das folgende Beispiel zeigt die Dimensionierung eines Ladegeräts:

Die Steuerung hat einen Eigenverbrauch von 1,5 A. Bei einem dreimaligen Startversuch mit je 10 s Länge und einem durchschnittlichem Anlassstrom von 750 A wird der Batterie eine Energie von 3 * 10 s * 750 A = 22.500 As = 6,25 Ah entnommen.

6,25 Ah * 0,9
Der Ladestrom muss dann mindestens ____________ = 0,56 A betragen.
10 h

Somit muss das Ladegerät mindestens einen Strom von 2,06 A zur Verfügung stellen können.

Um eine Bleibatterie jedoch zügig vollständig laden zu können (d. h., um die Gasungsspannung kurzzeitig erreichen zu können), sollte der Ladestrom eine Grössenordnung von ca. 1 A je 10 Ah Batteriekapazität erreichen können. Mehr als 20 A sind in der Praxis aber nicht erforderlich.

Der Ladezustand der Batterie muss ständig überwacht werden. Einen Störmeldung muss bei Bleibatterien bei Unterschreiten von 2,1 V/Zelle (bei 24-V-Batterien also bei 25,2 V) und bei NiCd-Batterien bei Unterschreiten von 1,3 V/Zelle (bei 24-V-Batterien also bei 26 V) erfolgen. Diese Störmeldung muss von der überwachten Spannung unabhängig sein. Dies kann z. B. erreicht werden, indem ein Relais im ungestörten Zustand angezogen hat und bei Batteriestörung abfällt.

Beim Einsatz von Kompaktsteuerungen in Verbindung mit Netz- und Ladegeräten mit IU-Kennlinie ergibt sich in der Praxis folgendes Problem: Vielfach ist die Batteriespannungsüberwachung in der Steuerung integriert. Wenn nun die Batterie vom Ladegerät abgetrennt wird, dann sinkt zwar die Batteriespannung, nicht aber die Spannung am Netzgerät bzw. an der Steuerung. Somit ist die Forderung nach der Batterieüberwachung nicht erfüllt! Zu lösen ist dieses Problem z. B. dadurch, dass entweder der Ladestrom selbst überwacht wird oder eine zusätzliche Spannungsüberwachung möglichst direkt an den Batteriepolen angeschlossen wird.

Wenn getrennte Start- und Steuerbatterien vorhanden sind, dann gelten die Anforderungen für jede Batterie.

Kraftstoffversorgung

Wenn ein Aggregat als Sicherheitsquelle z. B. nach DIN 6280 Teil 13 eingesetzt wird, dann ist die Anbringung eines Servicebehälters (Tagestank) 50 cm oberhalb der Einspritzpumpe zwingend erforderlich. Doppelwandige Behälter erfüllen die Falldiesel-Funkion nicht. Sowohl am Servicebehälter als auch am Haupttank müssen Anzeige- bzw. Peileinrichtungen zur Füllstandskontrolle vorhanden sein. Im Aggregateraum oder in den Auffangwannen sind Leckageüberwachungen bei Tankanlagen mit einem Fassungsvermögen über 220 Liter (Bagatellgrenze AwSV) vorzusehen.

Der Kraftstoffvorrat muss für den Anwendungsbereich 1 einen mindestens 24-stündigen Betrieb und für den Anwendungsbereich 2 einen mindestens 8-h-Betrieb ermöglichen, wobei zusätzlich Kraftstoff für den Probebetrieb bereitzustellen ist. Sofern Löschanlagen versorgt werden sollen, ist für den Anwendungsbereich 2 Kraftstoff für mindestens 12 h zu bevorraten, zuzüglich Probebetrieb.

Die Tabelle zeigt die mindestens erforderliche Betriebsdauer von Stromerzeugungsaggregaten für Sicherheitsstromversorgung