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Eaton: Short circuit current rating (SCCR) Basics, Short circuit current rating (SCCR) Grundlagen

Die Kurzschlussfestigkeit (Short Circuit Current Rating - SCCR) ist eine Kenngröße von elektrotechnischen Komponenten oder Baugruppen. Laut der Definition des National Electrical Code (NEC) wird das SCCR als der maximale Kurzschlussstrom definiert, dem eine Komponente oder eine Anlage sicher standhalten muss.  

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Wozu wird das SCCR benötigt?

Über die Ermittlung des SCCR lässt sich also untersuchen, ob ein Hauptstromkreis einer Kurzschlussbelastung so lange standhält, bis das vorgeschaltete Schutzorgan auslöst, und wie groß die Kurzschlussbelastung am Installationsort maximal werden kann. Die Short Circuit Current Ratings sind ein wichtiges Kriterium für die Sicherheit von gewerblich und industriell genutzten Schaltanlagen und Schaltschränken nach UL-Norm. Bei korrekter Anwendung sollten Schaltanlagen einem Kurzschluss sicher standhalten, ohne Mitarbeiter einer Brandgefahr, umherfliegenden Trümmern, einem Störlichtbogen oder einem Stromschlag auszusetzen.

 

Welche Rolle spielt das Rating im nordamerikanischen Markt?

Beim Export von Maschinen mit elektrischer Ausrüstung nach Nordamerika sind natürlich die dort geltenden Normen und Regeln zu beachten. Das bedeutet, dass Maschinen und Anlagen den an der Anschlussstelle vorgeschriebenen SCCR-Wert erreichen müssen.

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Welche Standards fordert ein Short Circuit Current Rating?

Der North American National Electrical Code (NEC), das US-Bundesamt für Arbeitsschutz und -gesundheit (OSHA) und die Underwriters Laboratories (UL) erstellen Richtlinien bezüglich des SCCR.

  • OSHA-Vorschriften verlangen, dass alle elektrischen Schaltanlagen ein (für vorhandene und neue Schaltanlagen) geeignetes SCCR aufweisen.
  • Der NEC (Abschnitt 409.22) verbietet die Installation von Schaltanlagen, bei denen der mögliche Kurzschlussstrom an der Anschlussstelle das SCCR der jeweiligen Schaltanlage überschreitet.
  • Der NEC verlangt, dass Maschinensteuerungen eine SCCR-Kennzeichnung aufweisen.

Der Sicherheitsstandard North American National Electrical Code (NEC) verlangt unter anderem, dass an dem Ort, an dem ein Schaltschrank oder eine Schaltanlage installiert ist, eine datierte Kennzeichnung oder Dokumentation (abhängig vom Schaltanlagentyp) des verfügbaren Fehlerstroms (auch verfügbarer Kurzschlussstrom genannt) vorgenommen wird. Diese Änderungen ermöglichen Installateuren, Prüfern und Inspektoren zu verifizieren, dass das SCCR bei installierten Geräten gleich oder größer ist als der verfügbare Kurzschlussstrom und deshalb mit den sonstigen Normabschnitten übereinstimmt, die sich mit Geräteinstallationen befassen.

Wie kann das SCCR für eine Schaltanlage berechnet werden?

Um die Kurzschlussfestigkeit eines Schaltschranks oder einer Schaltanlage zu berechnen, gibt es zwei Möglichkeiten: Tests oder Analysen. Da Tests oft kostspielig sind, ist die Analyse die gängigste Methode, um das SCCR zu bestimmen. Der Anhang SB der amerikanischen Norm UL 508A sieht eine Analysemethode vor, bei der die „schwächste Komponente“ als Basis für die Bestimmung des SCCR von Anlagen berücksichtigt wird.
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Grafiken von Herstellern zum Durchlassstrom für strombezogene Leistungsschalter; das obige Beispiel gilt für Leistungsschalter der Eaton Moeller Serie NZM, TypNZMH2-VE250-NA, Kompaktleistungsschalter - 240V, 480V, 600V.

In sechs Schritten zum SCCR-Wert:

  1. Identifizieren aller Komponenten im Stromkreis: Dazu gehören unter anderem Lasttrennschalter, Leitungsschutzschalter, Überlastrelais, Motorsteuerungen (Schütze), Klemmenblöcke
  2. Ermittlung des SCCR-Werts für alle Komponenten im Stromkreis: Der SCCR-Wert ist in der Regel auf der Komponente angegeben, Kombinationswerte sind auf der UL-Website (z.B. für Motor-Controller-Kombinationen) oder in den Anweisungen des Herstellers zu finden. Wenn der Hersteller keine Angaben macht, kann der SCCR-Wert mit Hilfe der Tabelle SB 4.1 aus der UL 508 A ermittelt werden.
  3. Bestimmen des SCCR-Werts für jeden Branch Circuit: Der niedrigste Komponenten-SCCR-Wert ist der äquivalente SCCR-Wert des Branch Circuits (Zweigstromkreis).
  4. Bestimmen des SCCR-Werts für den Feeder Circuit (Einspeisestromkreis)
  5. Berücksichtigung der Überstromschutzeinrichtungen des Branch Circuits
  6. Ermittlung des niedrigsten Werts aller Komponenten oder Branch Circuits

Das SCCR einer Schaltanlage entspricht dem geringsten Wert der SCCRs aller Komponenten, den möglicherweise erhöhten SCCRs von Komponenten in den Branch Circuits oder der Kurzschlussausschaltvermögen von Überstromschutzgeräten. Weitere Informationen zur Ermittlung des SCCR bietet das Whitepaper „Strombegrenzende Komponenten: Verbesserung des Short Circuit Current Ratings (SCCR)“ von Eaton.

Die Ermittlung des SCCR einer Maschine sollte unbedingt in einer frühen Projektierungsphase der Maschinensteuerung erfolgen, weil diese Vorgehensweise die effizienteste ist. Eaton bietet verschiedene Ressourcen, mit denen die Ermittlung des SCCR leicht durchgeführt werden kann.

 

Fazit

Die Berechnung des SCCR-Wertes für eine Anlage ist ein wesentlicher Bestandteil der für den nordamerikanischen Markt geltenden Sicherheitsnormen. Will man Maschinen und Anlagen dort auf den Markt bringen, muss der Wert ermittelt und an der Anlage angebracht sein. Die Ermittlung ist jedoch kein Hexenwerk, wird sie bereits frühzeitig in der Projektierungsphase durchgeführt, besteht zudem die Möglichkeit, das SCCR relativ einfach zu erhöhen. 

 

Whitepaper zum Short Circuit Current Rating

Untersuchungen zeigen, dass mehr als die Hälfte aller Maschinenhersteller ihre Produkte für den Nordamerikanischen Markt mit dem minimalen SCCR (Short Circuit Current Rating) von 5 kA auslegen. Mit dem neuen NEC Code, der seit Januar 2017 gültig ist, besteht verstärkt das Risiko, dass diese Maschinen nicht dem neuen Code entsprechen und nicht abgenommen werden. In diesem Whitepaper werden die Normen und bewährten Verfahren zur Bestimmung der Geräte-SCCR und die zugelassenen Methoden zur Erhöhung der Nennleistung untersucht.

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