NEC 240.87: Reduzierung der Lichtbogenenergie

Ein Leitfaden für Elektrofachkräfte für die NEC-Ausgabe 2023.

Was ist NEC 240.87?

NEC 240.87 ist ein Codeabschnitt in der Nationaler Elektrocode (NEC)), die Methoden zur Reduzierung der Lichtbogenenergie für Schutzschalter mit einer Nennleistung von 1200 Ampere oder mehr vorschreibt. Die Lichtbogenenergie ist die Menge an Wärme und Licht, die durch einen elektrischen Lichtbogenfehler erzeugt wird und schwere Schäden an Geräten und Personen verursachen kann. Methoden zur Reduzierung der Lichtbogenenergie sollen die Dauer und Intensität eines Störlichtbogens verringern und so die potenziellen Gefahren minimieren.

Warum ist NEC 240.87 wichtig?

NEC 240.87 ist wichtig, weil er ein ernsthaftes Sicherheitsproblem in elektrischen Anlagen anspricht. Störlichtbögen können aus verschiedenen Gründen auftreten, z.B. wegen eines Versagens der Isolierung, loser Verbindungen, Fremdkörpern oder menschlichem Versagen. Wenn ein Störlichtbogen auftritt, können Temperaturen von bis zu 35.000 Grad Celsius entstehen, die Metall schmelzen, brennbare Materialien entzünden und schwere Verbrennungen und Verletzungen verursachen können. Störlichtbögen können auch Druckwellen erzeugen, die Trommelfelle platzen lassen, die Lunge schädigen und Fensterscheiben zerspringen lassen können. Nach Angaben der National Fire Protection Association (NFPA) sind Störlichtbögen für mehr als 2.000 Verletzungen und 400 Todesfälle pro Jahr in den Vereinigten Staaten verantwortlich.

Welche Methoden zur Reduzierung der Lichtbogenenergie schreibt der NEC 240.87 vor?

NEC 240.87 verlangt eine der folgenden Methoden zur Reduzierung der Lichtbogenenergie für Leistungsschalter mit einer Stromstärke von 1200 Ampere oder mehr:

• Zonenselektive Verriegelung (ZSI): Diese Methode verwendet Kommunikationssignale zwischen Leistungsschaltern, um ihre Auslösezeiten zu koordinieren und die fehlerhafte Zone so schnell wie möglich zu isolieren. ZSI kann die Lichtbogenenergie im Vergleich zur herkömmlichen Koordination um bis zu 50% reduzieren. ZSI erfordert kompatible Schutzschalter und eine entsprechende Verdrahtung zwischen ihnen.
• Differenzialrelais: Bei dieser Methode werden Stromwandler verwendet, um die Differenz zwischen dem Eingangs- und Ausgangsstrom eines Leistungsschalters zu messen und den Schalter auszulösen, wenn die Differenz einen bestimmten Wert überschreitet. Differenzialrelais können die Lichtbogenenergie im Vergleich zur herkömmlichen Koordination um bis zu 80% reduzieren. Für die Differenzialrelais sind zusätzliche Stromwandler und Relais erforderlich.
• Energiesparende Wartungsschaltung mit lokaler Statusanzeige: Bei dieser Methode wird ein Schalter verwendet, der manuell betätigt werden kann, um die Auslöseschwelle des Leistungsschalters zu reduzieren, und eine Leuchte, die den Status des Schalters anzeigt. Die energiesparende Wartungsschaltung kann die Lichtbogenenergie im Vergleich zur herkömmlichen Koordination um bis zu 70% reduzieren. Die energiesparende Wartungsschaltung erfordert einen Schalter und eine Leuchte am oder in der Nähe des Leistungsschalters.
• Energiereduzierendes aktives System zur Minderung von Störlichtbögen: Bei dieser Methode wird ein Gerät verwendet, das einen Lichtbogenfehler erkennen und löschen kann, indem es einen Pfad mit niedriger Impedanz für den Fehlerstrom schafft und eine Gegenspannung an den Lichtbogen anlegt. Ein aktives Störlichtbogenminderungssystem, das die Energie des Lichtbogens reduziert, kann die Energie des Lichtbogens im Vergleich zur konventionellen Koordination um bis zu 90% reduzieren. Ein aktives Störlichtbogenminderungssystem zur Energiereduzierung erfordert ein Gerät und eine Stromquelle.
• Sofortige Auslöseeinstellung: Bei dieser Methode wird ein Schutzschalter verwendet, der innerhalb eines Zyklus oder weniger auslösen kann, wenn der Fehlerstrom einen voreingestellten Wert erreicht. Die Sofortauslösung kann die Lichtbogenenergie im Vergleich zur konventionellen Koordination um bis zu 40% reduzieren. Die Schnellauslösung erfordert einen Leistungsschalter mit einer einstellbaren Schnellauslösefunktion.
• Sofortige Überbrückung: Bei dieser Methode wird ein Schutzschalter verwendet, der die normale Zeitverzögerung außer Kraft setzen kann und sofort auslöst, wenn der Fehlerstrom einen bestimmten Wert überschreitet. Die sofortige Überbrückung kann die Lichtbogenenergie im Vergleich zur konventionellen Koordination um bis zu 60% reduzieren. Eine sofortige Überbrückung erfordert einen Schutzschalter mit einer sofortigen Überbrückungsfunktion.
• Zugelassene gleichwertige Mittel: Bei dieser Methode wird eine beliebige andere Technologie verwendet, die die Lichtbogenenergie auf ein Niveau reduzieren kann, das unter der einfallenden Energie im Arbeitsabstand liegt. Zugelassene gleichwertige Mittel können in ihrer Leistung und ihren Installationsanforderungen variieren. Zugelassene gleichwertige Mittel müssen von der zuständigen Behörde genehmigt werden. Manchmal ist Kreativität gefragt, und die Anwendung spezieller Relaisfunktionen oder anderer technischer Lösungen kann die gleichen oder bessere Ergebnisse bei der Reduzierung von Störlichtbögen erzielen. Hierfür sind technische Berechnungen erforderlich. Konsultieren Sie einen Elektrotechniker um Ihnen mit anderen Lösungen zu helfen.

Wie erfüllt man den NEC 240.87?

Um den NEC 240.87 zu erfüllen, sollten Elektrofachleute die folgenden Schritte befolgen:

• Identifizieren Sie die Leistungsschalter mit einer Stromstärke von 1200 Ampere oder mehr in der elektrischen Anlage.
• Wählen Sie für jeden Schutzschalter eine der Methoden zur Reduzierung der Lichtbogenenergie und installieren Sie sie.
• Beschriften Sie den Schutzschalter mit der Methode zur Reduzierung der Lichtbogenenergie und dem Ort der Dokumentation.
• Dokumentieren Sie die Methode zur Reduzierung der Lichtbogenenergie und die Einstellungen des Schutzschalters.
• Testen und verifizieren Sie die Funktionalität der Methode zur Reduzierung der Lichtbogenenergie.
• Aktualisieren Sie die Störlichtbogen-Gefahrenanalyse und die Störlichtbogen-Kennzeichnungen der elektrischen Anlage.

NEC 240.87 ist ein Abschnitt des Codes, der Methoden zur Reduzierung der Lichtbogenenergie für Leistungsschalter mit einer Stromstärke von 1200 Ampere oder mehr vorschreibt. Er zielt darauf ab, die Sicherheit elektrischer Systeme zu verbessern und die Risiken von Störlichtbögen zu verringern. Elektrofachleute sollten mit den Methoden zur Reduzierung der Lichtbogenenergie und den Schritten zur Einhaltung von NEC 240.87 vertraut sein.