Arbeitssicherheit und Gesundheitsschutz bei Aufbau und Betrieb

Arbeitssicherheit und Gesundheitsschutz
bei Aufbau und Betrieb elektrischer Anlagen
Sicherheitsunterweisung und Organisatorisches
Prof. Dr.-Ing. C. Rehtanz | Einführung in die elektrische Energietechnik
Gliederung
I. Sicherheitsunterweisung
1
2
3
4
5
6
7
Unfallstatistik
Rechtliche Aspekte
Gefahren des elektrischen Stroms
Schutzmaßnahmen gegen gefährliche Körperströme
Schutzmaßnahmen bei der Arbeit an elektrischen Anlagen
Verhalten bei einem Unfall
Zusammenfassung
II. Praktikumsablauf
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2
1
UNFALLSTATISTIK
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3
Tödliche Stromunfälle in Deutschland
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4
Tödliche Stromunfälle in Deutschland
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5
Tödliche Stromunfälle in Deutschland

bis 1000 V: Verteilung auf die elektrotechnischen Tätigkeiten
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6
2
RECHTLICHE ASPEKTE
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7
Rechtliche Grundpfeiler
Produkthaftung
BGB
HGB
ProdHafG
Geräte- und
Produktsicherheit
GPSG
(GS = geprüfte Sicherheit)
Arbeitsschutz
Gesetzgeber
Berufsgenossenschaften
Sicherheitsverantwortl.
Verbände
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SGB
Unfallverhütungsvorschriften
Durchführungsanweisungen
zu Unfallverhütungsvorschriften
Allgemein anerkannte Regeln
der Technik u. Arbeitsmedizin
8
Schadenersatzanspruch gemäß § 823 BGB
Unternehmen
Exculpation
gemäß
§ 831 I 2 BGB
(def.: §14 BGB)
§ 823 I BGB
i.V.m. § 831 I BGB
 Schadensersatz
geschädigter Dritter
(Gebraucher oder Verbraucher)
Verrichtungsgehilfe
§ 823 BGB schützt:
1.
2.
3.
4.
5.
Leben
Körper
Gesundheit
Eigentum
sonstiges Gut
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Besondere Stellung von Fachpersonal

Elektrofachkraft



mögliche Gefahren erkennen
übertragene Arbeiten eigenverantwortlich beurteilen
Erwerb der Qualifikation für das Errichten, Ändern und Instandsetzen elektrischer Anlagen
und Betriebsmittel durch



erfolgreichen Abschluss einer Fachausbildung als z.B. Elektroingenieur, Elektromeister,
Elektrogeselle, etc.
mehrjährige Tätigkeit (z.B. betriebliche Ausbildung) auf einem bestimmten Arbeitsgebiet in der
Elektrotechnik für begrenzte Aufgabengebiete (betriebsinterne Abschlussprüfung mit Dokumentation
des Ergebnisses)
Elektrotechnisch unterwiesene Person




fachgerechtes Verhalten
Arbeiten im vorgegebenen Rahmen
keine Fachverantwortung
Erwerb der Qualifikation durch

Anleitung zu fachgerechtem Verhalten im vorgegebenen Rahmen durch Elektrofachkraft
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Unfallverhütungsvorschriften / Durchführungsverordnungen

Regeln für Sicherheit und Gesundheitsschutz (GUV-Regeln) sind
Zusammenstellungen bzw. Konkretisierungen von Inhalten aus





staatlichen Arbeitsschutzvorschriften (Gesetze, Verordnungen)
Vorschriften der Unfallversicherungsträger (Unfallverhütungsvorschriften)
technischen Spezifikationen
den Erfahrungen aus der Präventionsarbeit der Unfallversicherungsträger.
Sie bestimmen







die Pflichten des Unternehmers
Erforderliche Maßnahmen zur Abwehr von Unfallgefahren
Unterweisung der Arbeitnehmer (Versicherte)
die Pflichten des Arbeitnehmers (Versicherten)
Pflicht zur Eigen- und Fremdvorsorge
Unterstützungspflichten
Pflicht zur Befolgung von Weisungen des Unternehmers
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Allgemein anerkannte Regeln der Technik

Verband der Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (VDE)
 Internationale Normen und Standards
Als Gründungsmitglied der IEC setzt sich der VDE für international harmonisierte
Standards ein.
Die vom VDE getragene DKE (Deutsche Kommission Elektrotechnik, Elektronik,
Informationstechnik im DIN und VDE) ist die nationale Normungsorganisation auf
diesem Gebiet.
 Das Europäische Komitee für elektrotechnische Normung (CENELEC;
französisch: Comité Européen de Normalisation Électrotechnique;) ist für die
europaweite elektrotechnische Normung zuständig.
 Produktprüfung und –zertifizierung
Mehr als 500 Mitarbeiter des VDE Prüf- und Zertifizierungsinstituts in Offenbach
führen jährlich ca. 100.000 Produktprüfungen durch.
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Allgemein anerkannte Regeln der Technik

Definition:
 Die (allgemein) anerkannten Regeln der Technik sind technische Regeln oder
auch Technikklauseln für den Entwurf und die Ausführung von baulichen
Anlagen oder technischen Objekten.
 Es sind Regeln, die in der Wissenschaft als theoretisch richtig erkannt sind und
feststehen, in der Praxis bei dem nach neuestem Erkenntnisstand vorgebildeten
Techniker durchweg bekannt sind und sich aufgrund fortdauernder praktischer
Erfahrung bewährt haben.

Vorsicht!
 Die allgemein anerkannten Regeln der Technik sind nicht identisch mit DINNormen und anderen technischen Normen.
 Für gültige Normen besteht nur die Vermutung, dass sie den anerkannten
Regeln der Technik entsprechen.
 Zum Zeitpunkt der Normannahme gilt diese als Ausdruck der anerkannten
Regeln der Technik.
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Allgemein anerkannte Regeln der Technik
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Allgemein anerkannte Regeln der Technik


Fachverbände können Auskunft über die aktuell anzuwendenden Regeln
der Technik geben
Verband der Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (VDE)
 Der größte elektrotechnische Berufsverband der in Europa
 ~35000 Mitglieder, davon 8000 Studierende und Berufseinsteiger (VDE YoungNet)
 Experten-Plattform für Wissenschaft, Normung und Produktprüfung
 Spezielle Ausschüsse und Fachgesellschaften (z.B. ETG, ITG)
 Die vom VDE getragene DKE (Deutsche Kommission Elektrotechnik, Elektronik,
Informationstechnik im DIN und VDE) ist die nationale Normungsorganisation auf
diesem Gebiet.
 Die VDE Prüf- und Zertifizierungsinstitut GmbH ist eine national und international
akkreditierte Institution auf dem Gebiet der Prüfung und Zertifizierung
elektrotechnischer Geräte, Komponenten und Systeme.
 Mehr als 500 Mitarbeiter des VDE Prüf- und Zertifizierungsinstituts in Offenbach führen
jährlich ca. 100.000 Produktprüfungen durch.
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VDE – Vorschriften und Normen (Auszug)

VDE 0100 (DIN VDE 0100, DIN VDE 57100)
Bestimmung für das Errichten von Starkstromanlagen mit Nennspannungen bis
1000 V

VDE 0100 (DIN VDE 0100-410/A1)
Errichten von Niederspannungsanlagen – Teil 4: Schutzmaßnahmen.
Kapitel 41: Schutz gegen elektrischen Schlag
 VDE 0140 (DIN EN 61140)
Schutz gegen elektrischen Schlag – Gemeinsame Anforderungen für Anlagen
und Betriebsmittel

VDE 0140 (DIN VDE V 0140-479)
Wirkungen des elektrischen Stroms auf Menschen und Nutztiere – Allgemeine
Aspekte
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3
GEFAHREN DES
ELEKTRISCHEN STROMS
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Wirkung des elektrischen Stroms auf den Menschen

Physiologische Wirkungen







Muskelverkrampfungen
Muskelkontraktion
Nervenerschütterungen
Blutdrucksteigerung
Herzkammerflimmern
Herzstillstand
Physikalische Wirkungen





Blendungen bei Lichtbogen
Verbrennungen bei Lichtbogen
Flüssigkeitsverluste, Verkochungen
Strommarken an der Stromeintrittsstelle
Innere Verbrennungen
B : Berührungsspannung, K : Körperstrom
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Wirkung des elektrischen Stroms auf den Menschen

Berührungsfaktoren:






Stromflussdauer
Stromweg
Berührungsfläche
Kontaktdruck
Feuchtigkeit
Stromart
Wahrnehmbarkeit und Wirkung
(Mittelwerte)
0,006 mA Wahrnehmbarkeit mit der Zunge
2,0 mA Wahrnehmbarkeit mit den Fingern
10 mA Muskelverkrampfungen
30 mA Verkrampfung der Atemmuskulatur
100 mA Herzkammerflimmern, wenn die
Einwirkungszeit länger als 0,5 s
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Wirkung des elektrischen Stroms auf den Menschen

Zeit/Strom-Bereiche der Auswirkungen von Wechselstrom (15 Hz bis 100 Hz)
auf Personen gemäß IEC 479-1




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Bemerkbarkeit
Starke Unbehaglichkeit
Muskelkontraktionen
Gefahr des Herzkammerflimmerns
(Herzstillstand)
c1:
Wahrscheinlichkeit 5%
c2:
Wahrscheinlichkeit < 50%
c3:
Wahrscheinlichkeit > 50%
20
4
SCHUTZMAßNAHMEN GEGEN
KÖRPERSTRÖME
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Fehlerbeispiel
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Fehlerbeispiel
Direktes zweipoliges Berühren
Indirektes Berühren
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Schutz gegen Berührung

gegen direktes und indirektes Berühren
 Sicherheitskleinspannung (safety extra-low voltage, SELV)
 Schutzkleinspannung (protective extra-low voltage, PELV)

gegen direktes Berühren (Basisschutz)





Isolierung aktiver Teile
Abdeckung oder Umhüllung
Hindernisse, Abschrankungen, Gitter
Abstand
bei indirektem Berühren
 Schutzmaßnahmen ohne Schutzleiter (netzunabhängig)
 Schutztrennung, Schutzisolierung, Schutz durch Kleinspannung, nichtleitende Räume,
erdfreier örtlicher Potentialausgleich
 Schutzmaßnahmen mit Schutzleiter (netzabhängig)
 Meldung oder Abschaltung
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Schutzklassen elektrischer Verbraucher
Schutzklasse Zeichen
Basisschutz
Fehlerschutz
0
-
Basisisolierung
nicht vorhanden
I
-
Basisisolierung
Schutzleiteranschluss
II
Basisisolierung
zusätzliche Isolierung
III
In manchen Fällen
schwächere
Basisisolierung
Schutz durch
Kleinspannung
Klasse 0:
Geräte ohne Fehlerschutz
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Schutzklassen elektrischer Verbraucher
Schutzklasse Zeichen
Basisschutz
Fehlerschutz
0
-
Basisisolierung
nicht vorhanden
I
-
Basisisolierung
Schutzleiteranschluss
II
Basisisolierung
zusätzliche Isolierung
III
In manchen Fällen
schwächere
Basisisolierung
Schutz durch
Kleinspannung
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Klasse I:
Schutzleiter-Geräte
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Schutzklassen elektrischer Verbraucher
Schutzklasse Zeichen
Basisschutz
Fehlerschutz
0
-
Basisisolierung
nicht vorhanden
I
-
Basisisolierung
Schutzleiteranschluss
II
Basisisolierung
zusätzliche Isolierung
III
In manchen Fällen
schwächere
Basisisolierung
Schutz durch
Kleinspannung
Klasse II:
Schutzisolierte Geräte
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Schutzklassen elektrischer Verbraucher
Schutzklasse Zeichen
Basisschutz
Fehlerschutz
0
-
Basisisolierung
nicht vorhanden
I
-
Basisisolierung
Schutzleiteranschluss
II
Basisisolierung
zusätzliche Isolierung
III
In manchen Fällen
schwächere
Basisisolierung
Schutz durch
Kleinspannung
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Klasse III:
Geräte für Kleinspannung
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Netzschemata
TN-C-S-System
Verteilnetz
Netz- und Leiterbezeichnungen
Verbraucheranlage(n)
L1
L2
L3
PE
PEN
T (terre)
N (neutre)
N
S (separée)
C (combinée)
RB
RA
I (isolée)
P (protection)
E (earth)
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Erde
Neutralleiter, Körper ist mit
dem Neutralleiter des
Netzes verbunden
PE- und PEN-Leiter sind
getrennt
PE- und N-Leiter sind als
PEN-Leiter gemeinsam
geführt
isoliert
Schutz
Erde
29
Netzschemata
TT-System
Netz- und Leiterbezeichnungen
T (terre)
N (neutre)
S (separée)
C (combinée)
I (isolée)
P (protection)
E (earth)
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Erde
Neutralleiter, Körper ist mit
dem Neutralleiter des
Netzes verbunden
PE- und PEN-Leiter sind
getrennt
PE- und N-Leiter sind als
PEN-Leiter gemeinsam
geführt
isoliert
Schutz
Erde
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Netzschemata
IT-System
Netz- und Leiterbezeichnungen
T (terre)
N (neutre)
S (separée)
C (combinée)
I (isolée)
P (protection)
E (earth)
Erde
Neutralleiter, Körper ist mit
dem Neutralleiter des
Netzes verbunden
PE- und PEN-Leiter sind
getrennt
PE- und N-Leiter sind als
PEN-Leiter gemeinsam
geführt
isoliert
Schutz
Erde
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Fehlerströme in TT- und TN-Systemen
Verteilnetz
RL1
Verteilnetz
Verbraucheranlage
RL1
L1
L1
N
N
RN
RN
RF
RF
RB
Verbraucheranlage
RA
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RB
RA
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Leitungsschutzschalter / Sicherungsautomaten
Je nach Anwendungsgebiet werden Leitungsschutzschalter nach folgenden
Auslösecharakteristiken unterschieden:

B: Einsatz vorwiegend zum Kabel- und
Leitungsschutz in Wohnhausinstallationen
(Licht- und Steckdosenstromkreise).
Elektromagnetische Auslösung erfolgt
innerhalb von 0,1s bei 5fachem Nennstrom
C: für Geräte mit hohen Einschaltströmen,
elektromagnetische Auslösung innerhalb von
0,1s bei 10fachem Nennstrom
D: für Geräte mit sehr hohem Einschaltstrom,
elektromagnetische Auslösung innerhalb von
0,1s bei 20fachem Nennstrom


 Sachschutz, kein Personenschutz!
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Fehlerstromschutzschalter (FI-Schalter)
Verteilnetz
IF
Verbraucheranlage
L1
L2
L3
N
Auslösebedingung:
RB
IF
IF
RA
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L1
L2
L3
F
30mA
 kein 100%iger Personenschutz!
34
5
SCHUTZMAßNAHMEN BEI DER
ARBEIT AN EL. ANLAGEN
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Die fünf Sicherheitsregeln (The Big Five)
1.
2.
3.
4.
5.
Freischalten!
Gegen Wiedereinschalten sichern!
Spannungsfreiheit feststellen!
Erden und Kurzschließen!
Benachbarte, unter Spannung stehende
Teile abdecken oder abschranken!
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Freischalten

Auf allen Spannungsebenen:
 Vollständige Information über Schaltzustand muß vor dem Freischalten vorliegen
 Allseitiges Ausschalten oder Abtrennen von allen nicht geerdeten Leitern
 Eindeutige Bestätigung der Freischaltung abwarten
 Fehlen der Spannung oder Festlegen eines Ausschaltzeitpunktes ist kein
Kriterium einer vollzogenen Freischaltung!

Für Anlagen > 1000V:
 Zusätzlich Trennstrecken herstellen
 Kondensatoren (oder andere Betriebsmittel) wegen möglicher Ladespannungen
mit geeigneten Vorrichtungen entladen
 Eine durch Schutzauslösung spannungslos gewordene Anlage gilt nicht alt
freigeschaltet!
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37
Gegen Wiedereinschalten sichern


Sicherung des freigeschalteten Zustandes der Anlage oder des
Betriebsmittels gegen unbeabsichtigtes Wiedereinschalten als auch
beabsichtigtes Zuschalten durch Unbefugte
Geeignete Maßnahmen sind
 Mechanische Verriegelungseinrichtungen bei handbetätigten Schaltern
 Unwirksammachung der Antriebskraft oder der Steuerung von elektrisch,
mechanisch, pneumatisch oder hydraulisch betätigten Schaltern
 Herausnahme von Sicherungseinsätzen und ihre sichere Aufbewahrung
 Anbringung von gut sichtbaren Verbotsschildern des Wiedereinschaltens an
allen Schaltstellen
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Spannungsfreiheit feststellen


Spannungsfreiheit allpolig feststellen
Geeignete Geräte und Einrichtungen sind
 Zweipoliger Spannungsprüfer für Anlagen bis 1000V
 Einpoliger Spannungsprüfer für Anlagen über 1000V
 Meßgeräte oder fest eingebaute Anzeigegeräte
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Erden und Kurzschließen






Dient der wirksamen Verbindung aller aktiven Teile untereinander und zum
Erdpotential
Verhindert bei ungewollter Wiedereinschaltung gefährliche Berührungsspannungen
Baut mögliche Beeinflussungsspannungen ab
Vorrichtungen und Geräte zum Kurzschließen und Erden müssen
kurzschlußfest sein
Kurzschlußvorrichtung stets zuerst mit dem Erder und erst dann mit den
aktiven Teilen verbinden!
Bei Anlagen mit Nennspannungen bis 1000V (außer bei Freileitungen)
braucht nicht geerdet und kurzgeschlossen zu werden, wenn



die Arbeitsstelle freigeschaltet ist,
gegen Wiedereinschalten gesichert ist und
der spannungsfreie Zustand festgestellt worden ist
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Erden und Kurzschließen
Erdungsstange im
Hochspannungsbaukasten
Erdungskrallen in einer
Umspannstation
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Benachbarte, unter Spannung stehende Teile abdecken oder abschalten



Deutliche Kennzeichnung und Absperrung von benachbarten, unter
Spannung stehenden Anlagenteilen durch Flatterleinen oder Absperrketten
Abdeckung von unter Spannung stehenden Anlagenteilen, die den
Arbeitenden mittelbar oder unmittelbar gefährden
Auf ausreichende Isolierfähigkeit und mechanische Festigkeit des Abdeckmaterials achten!
 Besser: Auch benachbarte Anlagenteile freischalten!
Nennspannung
Max. zulässige Annäherung
bis
1kV
1,5m
über
1kV
bis 110kV
3,0m
Über 110kV
bis 220kV
4,0m
Über 220kV
bis 380kV
5,0m
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6
VERHALTEN BEI EINEM
UNFALL
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Maßnahmen bei Unfällen mit Strom





Not-Aus-Knopf drücken! Spannungsfreiheit herstellen!
Ruhe bewahren! Situation erfassen! Nicht den selben Fehler machen!
Betreuer benachrichtigen!
Erste Hilfe leisten!
In Absprache mit dem Betreuer Hilfe rufen!





Wo befindet sich der Unfallort?
Was ist passiert?
Wieviele Personen sind verletzt?
Welche Verletzungen liegen vor? Sind die Personen ansprechbar?
Wer ist der Anrufer? Eventuell Rückrufnummer angeben.
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7
ZUSAMMENFASSUNG
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Was heißt das für die Praktikumsversuche?
1. Kopf einschalten
2. Bei Arbeiten in und an elektrischen Anlagen und Betriebsmitteln ist
größtmögliche Vorsicht und Umsicht geboten
3. Vor Aufnahme der Tätigkeit Aufbau und Funktion der Anlage oder Geräts
sorgfältig studieren, Schaltzustand feststellen und Funktionstüchtigkeit der
Sicherheitseinrichtungen prüfen
4. Arbeiten sind grundsätzlich nur im spannungsfreien Zustand zulässig
5. Zur Herstellung des spannungsfreien Zustandes die fünf Sicherheitsregeln
konsequent anwenden
6. Nur die vorgesehenen und vorschriftsmäßigen Arbeitsmittel und Werkzeuge
verwenden
7. Auf einwandfreie Funktion und Sauberkeit der Werkzeuge und Arbeitsmittel
achten
8. Sicherheitseinrichtungen nie – auch nicht zu Prüfzwecken! – außer
Funktion setzen
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Was heißt das für die Praktikumsversuche?
Oder noch genauer:
1. Sie als angehende Ingenieure und Ingenieurinnen tragen eine besondere
Verantwortung zum umsichtigen, vorbildlichen Verhalten bei der Arbeit an
elektrischen Anlagen!
2. Gewissenhafte Durcharbeitung der Versuchsanleitung vor
Versuchsdurchführung
3. Den Anweisungen der Betreuer ist Folge zu leisten!
4. Eigenmächtige Inbetriebnahme eines Versuchsaufbaus ist verboten! Der
Versuchsaufbau muß vom Betreuer abgenommen werden!
5. Halten Sie ausreichenden Sicherheitsabstand von rotierenden und
spannungsführenden Teilen
6. Verstöße gegen die Sicherheitsbestimmungen / Praktikumsregeln führen
zum Ausschluß vom Praktikum (wenn das dann noch Sinn macht…)!
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II.
PRAKTIKUMSABLAUF
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Praktikumsversuche
Versuch




Zeichen
Semester
Lehrstuhl
V301
Regelung von Wirk- und Blindleistung in elektrischen Netzen
SS
ie³
V302
Lastfluss und Spannungsband in vermaschten Netzen
SS
ie³
V408
Messen und Erzeugen hoher Wechsel- und Stoßspannungen
SS+WS
HST
V409
Gasentladung
SS+WS
HST
V208
Betriebsverhalten von Transformatoren
SS
HST
V211
Messung nichtsinusförmiger Größen
SS
ie³
V213
Kleinmaschinen
WS
EWA
Powerline Communications - Systeme und Störer
SS
KN
EWA: Lehrstuhl für Energiewandlung (Dr. Kreischer - Lehrstuhlvertretung)
ie³: Institut für Energiesysteme, Energieeffizienz und Energiewirtschaft
(Prof. Rehtanz)
HST: Lehrstuhl für Hochspannungstechnik (Prof. Jenau)
KN: Lehrstuhl für Kommunikationsnetze (Prof. Wietfeld)
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Ablauf des Praktikums

Anmeldung zum Praktikumsversuch








Vorbereitung des Praktikumsversuchs



Anmeldung im LSF: Praktikum Labor für Wirt.-Ing.
Nach Teilnahme an der Sicherheitsunterweisung (SU) erhalten Sie ein Nachweisblatt
Die Sicherheitsunterweisung ist Voraussetzung für die Absolvierung der Versuche
Verbindliches Auswählen eines Termins
Pro Versuch nur eine Anmeldung möglich
48h vor Versuchsbeginn endet die Abmeldefrist
Mindestens 3 Teilnehmer
Herunterladen der Versuchsanleitung über die jeweilige Lehrstuhl-Homepage
Bearbeiten der Versuchsanleitung und Lösen der „Hausaufgaben“
Teilnahme am Praktikumsversuch



Versuchsanleitung und Nachweisblatt (SU Nachweis / Testatblatt) sind mitzubringen
Durchführung in Gruppen (2-3 Personen pro Versuchsaufbau)
Dokumentieren der Versuche (Notieren der Messwerte)
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Ablauf des Praktikums

Ausarbeitung der Versuchsauswertung




Ausarbeitung in der Gruppe, die den Versuch zusammen durchgeführt hat
Nutzung der Protokollvorlagen
Abgabe des Protokolls elektronisch beim Betreuer am jeweiligen Lehrstuhl (HST, EW oder ie³)
 Innerhalb von zwei Wochen nach Versuchsdurchführung
 Per E-Mail
 Deckblatt wird vom Betreuer zur Verfügung gestellt (elektronisch)
 als PDF oder DOC
Testieren des Protokolls




Protokoll wird von den Lehrstühlen innerhalb von 2 Wochen korrigiert
Benachrichtigung per E-Mail
EINE Möglichkeit zur Nachkorrektur mit einer Woche Frist
Nach erfolgreichem Bestehen aller Praktikumsversuche an einem Lehrstuhl Testierung über
Nachweisblatt
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Was hält Sie von einer erfolgreichen Testierung ab?



Ihre SU liegt weiter als ein Jahr zurück
Sie haben den SU Nachweis zu Versuchsbeginn nicht dabei
Sie melden sich nachträglich oder unmittelbar vorher von einem Versuch ab
 Teilnehmerlisten werden archiviert

Sie reichen ein Plagiat ein
 Protokolle werden elektronisch archiviert
 Überprüfung mit allen bereits eingereichten Protokollen
 Ausschluss vom betreffenden Praktikumsversuch
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