Niederösterreichischer Landesfeuerwehrverband

Niederösterreichischer Landesfeuerwehrverband
Abschnittsfeuerwehrkommando
Groß-Enzersdorf
Lernunterlage Maschinistenausbildung
Stromerzeuger im Feuerwehrdienst
Inhalt
..............................................................................................................................................................1
1 Aufbau und Einteilung der Stromerzeuger .................................................................................................2
2 Elektrische Kenngrößen.............................................................................................................................3
3 Gefahren und Schutzmaßnahmen.............................................................................................................4
4 Arten von Verbraucher...............................................................................................................................5
5 Betrieb von Stromerzeugern.......................................................................................................................5
5.1 Erdung von Stromerzeugern................................................................................................................5
5.2 Inbetriebnahme ...................................................................................................................................6
5.3 Während des Betriebs.........................................................................................................................6
5.4 Außerbetriebnahme.............................................................................................................................6
6 Periodische Überprüfung............................................................................................................................7
7 Quellenverzeichnis.....................................................................................................................................7
1 Aufbau und Einteilung der Stromerzeuger
Einteilung nach der Bauart
Inverter
Aus der 12V Bordspannung eines Fahrzeuges wird 230V Wechselstrom erzeugt. Der Leistungsbereich ist
meist auf wenige 100W eingeschränkt.
Direktbetriebener Umrichter
Hier speist ein Generator der direkt vom Fahrzeugmotor betrieben wird einen Umrichter an, der eine 230V
Wechselspannung mit einer Frequenz von 50Hz erzeugt. Der Leistungsbereich reicht bis 5kVA.
Generator
Im Leistungsbereich über 5kVA werden Generatoren zur Erzeugung von Wechselspannung mit 230V/400V
Nennspannung eingesetzt (siehe Abbildung). Generatoren werden entweder mit einer Antriebsmaschine
gekuppelt in tragbarer Form ausgeführt oder in einem Fahrzeug fix eingebaut über Nebenabtrieb betrieben.
Weiters werden Generatoren nach der Arbeitsweise unterschieden in Synchron oder
Asynchrongeneratoren. Diese Unterscheidung macht jedoch für den Maschinisten keinen Unterschied und
wird deswegen hier nicht näher erläutert.
Aufbau eines Generator (Beispiel BSKA 5 Bosch)
1. Sicherungsautomaten,
2. Wechselstromsteckdose (16A),
3. Drehstromsteckdose (l 6A),
4. Anschlußkasten,
5. Generator,
6. Rundum-Schutzrahmen,
7. Motor,
8. Reversierstarter,
9. Kraftstofftank,
10. Masseanschluß
Einbaugenerator:
-
Fix am Fahrzeug eingebaut
Antrieb über Nebenabtrieb vom Fahrzeugmotor aus
Kann unabhängig von einer Einbaupumpe betrieben werden
Leistung meistens größer 11kVA
Messinstrumente für Ausgangsspannung und Belastung
Seite 2/7
2 Elektrische Kenngrößen
Spannung
Bei den Stromerzeugern nach ÖBFV-RL ET01 beträgt die Nennspannung 230V Sternspannung und 400V
Außenleiterspannung. Bei Spannungen außerhalb des Toleranzbereich liegt entweder eine Überlastung
oder eine Störung vor. Die Spannungstoleranz beträgt ±5% bei gleichmäßiger Belastung aller drei Phasen
und ±10% bei ungleichmäßiger Belastung. Kurzzeitige Spannungseinbrüche bei Schwerlastanlauf sind zu
erwarten.
Frequenz
Die Generatoren haben eine Nennfrequenz von 50Hz. Die Frequenz steht in direkter Abhängigkeit mit der
Drehzahl des Antriebsmotor im Stromerzeuger. Eine zu geringe Frequenz deutet auf eine Überlastung hin.
Die Frequenztoleranz beträgt ±5%. Frequenzeinbrüche bei Schwerlastanlauf sind zu erwarten.
Scheinleistung:
Die maximale Scheinleistung ist eine Begrenzung der elektrischen Leistungsfähigkeit des Generator. Wird
diese überschritten erwärmen sich die Wicklungen durch die erreichte Stromstärke unzulässig stark und
der Generator wird beschädigt.
Wirkleistung:
Die maximale Wirkleistung ist eine Begrenzung hinsichtlich der mechanischen Leistungsfähigkeit des
Generator, d.h. er ist durch die Antriebsleistung des Motors in seiner Leistungsabgabe begrenzt.
Entscheidend für die maximal zulässige Anschlussleistung elektrisch betriebener Einsatzmittel ist in der
Praxis vorwiegend die Wirkleistung (P). Diese ergibt sich aus dem Produkt aus Scheinleistung (S) und
Leistungsfaktor cos ϕ (sprich: cosinus phie). (Dieser kann auf dem Typenschild abgelesen werden).
Beispielrechnung:
Scheinleistung
S
5kVA
x
x
x
Leistungsfaktor
cos ϕ
0,8
=
=
=
Wirkleistung
P
4kW
Die Leistung der bei der Feuerwehr verwendeten Stromerzeuger wird als Scheinleistung in Kilovoltampere
(kVA) angegeben und beträgt bei:
- tragbaren Stromerzeugern:
- Festeingebauten Stromerzeugern:
5kVA bis ca. 14kVA
bei LFA-B, RLF mindestens 11kVA
bei RF, SRF typisch 20 bis 40kVA
Seite 3/7
3 Gefahren und Schutzmaßnahmen
An einer Einsatzstelle herrschen Gegebenheiten vor, die auf Grund von Feuchtigkeit oder Nässe die
Wahrscheinlichkeit begünstigen, eine gefährliche Körperdurchströmung zu erleiden. Die Folgen einer
Körperdurchströmung können rückbildungsfähig (vorübergehend), aber leider auch tödlich sein..
Der genormte tragbare Stromerzeuger der Feuerwehr nach ÖBFV RL ET 01 verfügt über die
Schutzmaßnahme "Schutztrennung". Das heißt, keine Leitung aus dem Generator also weder eine
spannungsführende Leitung noch der Rückleiter - ist mit dem Gehäuse elektrisch verbunden. Eventuelle
Erdungsmaßnahmen betreffen nur das Gehäuse, den Tragrahmen und den Schutzleiter, um unerwünschte
Aufladungen zu vermeiden.
Damit beim Auftreten gefährlicher Körperströme sofort verlässlich abgeschalten wird, sind folgende
Vorrichten vorgesehen:
Isolationsüberwachung, die beim Absinken des Isolationswiderstandes unverzüglich abschaltet
oder
Überstromschutzeinrichtung auf Generator, Leitungsmaterial und Betriebsmittel abgestimmt, so das sie
bei Auftreten eines Doppelkörperschlusses abschaltet.
Kommt z.B. der spannungsführende Leiter eines angeschlossenen Betriebsmittels gegen ein leitendes
Gehäuse, so werden alle Metallteile durch den vorhandenen Potenzialausgleich auf diese Spannung
gelegt. Ein solcher Fehler kann z.B. durch einen Isolationsfehler eines durchgescheuerten Kabels
ausgelöst werden. Die Berührung eines an Spannung liegenden Metallteils eines defekten Betriebsmittels
durch einen Menschen bleibt beim genormten Stromerzeuger ohne Folgen, da der Stromkreis nicht
geschlossen ist. Der Stromerzeuger sowie das angeschlossene defekte Betriebsmittel können bis zum
Ende des Einsatz ohne Sicherheitsabstriche weiter betrieben werden.
Kommt es bei einem genormten Stromerzeuger mit Schutztrennung und Potenzialausgleich zu einem
weiteren Fehler (zweiter Fehler), z.B. durch einen Fehler in einer angeschlossenen Tauchpumpe und einen
Fehler in einem angeschlossenen Flutlichtstrahler, schalten die im Stromerzeuger fest eingebauten
Sicherungen innerhalb von 0,2 sec ab. Das können die vorhandenen Sicherungen jedoch nur, wenn
gewisse Rahmenbedingungen eingehalten werden. Die Sicherungen müssen u.a. exakt auf den
Stromerzeuger abgestimmt sein, und ein genügend hoher Kurzschlussstrom muss zum fließen kommen.
Das bedingt, dass zum sicheren Betrieb eines normgerechten Stromerzeugers auch der
Feuerwehrangehörige seinen Beitrag leisten muss:
Werden Verlängerungsleitungen verwendet, darf die Schleifenimpedanz (Gesamtwiderstand) nicht mehr
als 1,5 Ohm betragen. Daraus ergeben sich folgende maximale Leitungslängen:
1,5mm² - max. 60m
2,5mm² - max. 100m
(4,0mm² - max. 165m.)
Erst ein dritter Fehler, z.B. zwei defekte Betriebsmittel und ein unterbrochener Potenzialausgleichsleiter,
lässt eine gefährliche Situation entstehen. Somit weist der genormte Stromerzeuger nach ET01 einen
deutlich höheren Schutz auf als ein ungenormter. Erst wenn drei Fehler vorliegen, kann eine gefährliche
Situation eintreten
Seite 4/7
4 Arten von Verbraucher
Leuchten: Glühlampen, Halogenstrahler, kompensierte Leuchtstofflampen
- Einschaltstromstoß 10 mal so hoch als der Nennstrom.
- Leistungsfaktor im Betrieb nahezu 1
- Praktisch kein Frequenzeinfluss auf die Leuchtkraft
Motoren: Pumpen, Lüfter, Winden
- Einschaltstromstoß 10 mal so hoch als der Nennstrom.
- Leistungsfaktor bei Nennbetrieb etwa 0,8
- Drehzahl steht im direkten Zusammenhang mit der Frequenz
 sind aufgrund des Einschaltstromes immer im nicht belasteten Zustand (Leerlauf) einzuschalten
Elektrische Heizungen:
- Wenig bis gar kein Einschaltstromstoß
- Leistungsfaktor im Betrieb nahezu 1
- Keine Frequenzabhängigkeit der Heizkraft
Elektrohandwerkzeuge:
- Wenig Einschaltstromstoß, zumeist elektronische Regelung.
 sind erst ab Stromerzeugern mit 5kVA Nennleistung einzusetzen.
Elektronisch geregelte Verbraucher
- Meist kein Einschaltstromstoß
- Leistungsfaktor unterschiedlich aber im Normalfall ungleich 1
- Meist eher Spannungsempfindlich
- Ohne Überspannungsschutz nicht vorbehaltlos einzusetzen
5 Betrieb von Stromerzeugern
5.1
Erdung von Stromerzeugern
Im Normalfall müssen die Stromerzeuger nach ÖBFV-RL ET01 nicht extra geerdet werden. Eine
Ausnahme stellen nur die zwei nachstehend beschriebenen Einsatzfälle dar. Die Erdung erfolgt nur am
Gehäuse und nicht am elektrischen System selbst. Die Schutztrennung bleibt also aufrecht.
Bei Einsätzen im Zusammenhang mit Explosionsgefahren ist der Stromerzeuger außerhalb des
explosionsgefährdeten Bereichs zu betreiben. Explosionsgeschützte elektrische Betriebsmittel dürfen im
explosionsgefährdeten Bereich nicht an Fremdnetzen verwendet werden
Das Gehäuse von Stromerzeugern, die el. Betriebsmittel im unmittelbaren Einsatzbereich mit Strom
versorgen, muss bei Einsätzen, bei denen Explosionsgefahren auftreten können, mit dem
Potentialausgleichsleitungen im unmittelbaren Einsatzbereich und mit einem Erder el. leitfähig verbunden
sein.
Bei Einsätzen im Bereich el. leitfähiger Umgebung (z.B. Tanks, auf Stahlkonstruktionen etc)
muss das Gehäuse von Stromerzeugern die el. Betriebsmittel im unmittelbaren Einsatzbereich mit
Strom versorgen, mit den Potentialausgleichsleitungen im unmittelbaren Einsatzbereich und mit
einem Erder leitfähig verbunden sein.
Der Potentialausgleichsleiterquerschnitt für den Erder muss in beiden Fällen mit mindestens 10mm² Kupfer
ausgeführt sein, oder die gleiche Leitfähigkeit aufweisen.
Seite 5/7
5.2
Inbetriebnahme
Vor der Inbetriebnahme hat sich der Maschinist augenscheinlich von der Unversehrtheit des
Stromerzeugers zu überzeugen. Der Stromerzeuger soll fest und waagrecht (maximale Neigung 15°)
aufgestellt
werden,
da
das
Gerät
durch
Vibration
zum
"Wandern"
neigt!
Polwendeschalter im Normalfall auf Rechtslauf stellen. Linkslauf nur für spezielle Anwendungen, z.B. um
Motor rückwärts drehen zu lassen. Anmerkung: Einige Verbraucher haben eine Drehrichtungserkennung
eingebaut und laufen im Linkslauf nicht an!
Benzinhahn öffen (nach Möglichkeit immer offen lassen) Chokerklappe schließen Aggregat starten
 wenn der Motor läuft Chokerklappe langsam wieder öffnen.
Die Verbraucher dürfen erst dann am Stromerzeuger angeschlossen werden bzw. bereits angeschlossene
Verbraucher erst dann eingeschaltet werden, wenn der Motor des Stromerzeugers die Nenndrehzahl(nach
ca. 30 Sekunden) erreicht hat.
Kabeltrommeln immer vollständig abrollen, es besteht sonst Überhitzungsgefahr im Kabel. Dadurch
können Kurzschlüsse der Leitungen und in weiterer Folge ein Kabelbrand entstehen! Ausnahmen davon
(nur ein einziger schwacher Verbraucher) sollten gut überlegt sein. Siehe auch Hinweise auf den
Kabeltrommeln.
5.3
Während des Betriebs
Generator vor Überlastung schützen! Anschlusswerte der einzelnen Verbraucher dürfen die Leistung des
Stromerzeugers nicht überschreiten! Schieflast zwischen den Phasen ist zu vermeiden, d.h. es ist auf eine
gleichmäßige Belastung der drei Stromkreise zu achten. Angeschlossene Leitungen sind (z.B. durch
Anbinden am Rahmen des Stromerzeugers) gegen unbeabsichtigtes Abziehen zu schützen.
Es muss eine ausreichende Kühlung muss gewährleistet sein. Überdies besteht bei Betrieb in trockenem
Gras Brandgefahr.
Bei Ausnützung von nur einem kleinen Bruchteil der Nennlast kann es zu einem instabilen Laufen des
Stromerzeugers kommen. In solchen Fällen kann durch Anschluss weiterer Verbraucher im Rahmen der
Nennlast – vorzugsweise von Beleuchtungsgeräten - der Betriebszustand stabilisiert werden.
Längerer, unbelasteter Lauf des Generators ist generell zu vermeiden (Treibstoff verbrennt unvollständig,
Zylinder verrußt, dadurch Motorschaden möglich)!
Kraftstoffkontrolle: Die Stromerzeuger für den Feuerwehreinsatz müssen im Regelfall mit einer Tankfüllung
1,5 Stunden laufen. Bei Einbaugeneratoren ist der Kraftstofftank es Fahrzeug so bemessen, das der
zusätzliche Kraftstoffverbrauch auf eine Dauer von 4 Stunden abgedeckt wird.
Auf besondere Hinweise in den Betriebsanleitungen der Herstellerfirmen achten!
5.4
Außerbetriebnahme
alle Verbraucher abstecken
Motor noch etwa 2min laufen lassen um einen Hitzestau zu vermeiden
Mittels Abstellknopf (-schalter, -hebel) abstellen
Nach dem Betrieb
Abkühlen lassen  Kraftstoff auffüllen  Öl kontrollieren  Stromerzeuger am Fahrzeug verlasten
Seite 6/7
6 Periodische Überprüfung
Stromerzeuger sind nach jeder Verwendung einer Sichtprüfung zu unterziehen. Dies ist Aufgabe des
Maschinisten. Fallweise ist dabei eine Schutzleiterprüfung mit der Schutzleiterprüfeinrichtung unter
Verwendung aller drei Phasen durchzuführen.
Darüber hinaus sind die vom Hersteller vorgeschriebenen Überprüfungs- und Wartungsintervalle
hinsichtlich des Zeitabstandes und des Tätigkeitsumfanges einzuhalten.
Wurden vom Hersteller keine derartigen Regelungen getroffen, so wird lt. ÖBFV RL ET01 ein fünfjähriges
Überprüfungsintervall empfohlen. Die Überprüfung sollte – unter Orientierung am Punkt 9.2 in ET01 – von
einer fachkundigen Stelle durchgeführt werden. Der Fehlerschutz ist auf jeden Fall zu prüfen.
7 Quellenverzeichnis
ÖBFV Richtlinie ET-01 Stromerzeuger zur Verwendung bei Feuerwehreinsätzen
NÖ Landesfeuerwehrverband: Handbuch Maschinistenausbildung
DIN14685:1984 tragbarer Stromerzeuger 5kVA
DIN14688:1987 tragbarer Stromerzeuger 8kVA
Feuerwehr Unfallkasse Niedersachsen, Sicherheitsmerkblätter
FF Wansleben (BRD), Ausbildungsunterlagen
FF Ehra-Lessien (BRD), Ausbildungsunterlagen
Textzusammenstellung und Layout: ASB BI Dipl.-Ing.[FH] Heinrich Reinolt
Seite 7/7