Elektroinstallation nach VDE 0100-710

Elektroinstallation nach VDE 0100-710
Eine Intensivstation ist laut VDE-Norm 0100-710 ein „medizinisch genutzter Bereich der
Raumgruppe 2“, also ein Bereich, in dem Patienten untersucht, behandelt, überwacht und gepflegt
werden und die elektrische Anlage aufgrund eines ersten Fehlers (Körperschluss oder Erdschluss)
oder Ausfall der allgemeinen Stromversorgung nicht ausfallen darf. Aus diesem Grund werden
besondere Anforderungen an die elektrischen Installationen und medizinischen Geräte gestellt.
Unsere Intensiveinheit wurde so eingerichtet, dass nahezu alle Anforderungen nach VDE-Norm an
einen solchen Raum erfüllt werden. Einschränkungen gibt es lediglich im Hinblick auf die
Stromversorgung im Notfall.
Besondere Anforderungen an elektrische Installationen der Raumgruppe 2:
Medizinisch genutzte Bereiche müssen grundsätzlich ab dem
Hauptverteiler über ein TN-S-Netz (Abbildung 1) versorgt werden
(Erzeuger direkt geerdet (T), Körper direkt mit Betriebserdung
verbunden (N), Neutral- und PE-Leiter getrennt verlegt (S)). Räume
der Raumgruppe 2 dürfen zudem nur über ein IT-Netz ( Abbildung
Abbildung 1 TNS-Netz
2: Erzeuger gegen Erde isoliert oder über hohe Impedanz geerdet (I),
Körper direkt geerdet (T)) versorgt werden, da hier lebenserhaltende Geräte betrieben werden, die
nicht abgeschaltet werden dürfen. Dieser Ausfallschutz wird durch eine Sicherheitsstromversorgung
sichergestellt, die im Falle eines allgemeinen Stromausfalls lebenswichtige medizinische elektrische
Geräte für die Dauer von mindestens drei Stunden weiterbetreiben
kann (die Versorgung für eine Dauer von drei Stunden kann in
unserer Intensiveinheit nicht gewährleistet werden). Das bedeutet
für jeden Verteiler in der Raumgruppe 2, dass er über zwei
unabhängige Zuleitungen verfügen muss (eine aus der allgemeinen
Stromversorgung AV und eine aus der Sicherheitsstromversorgung
SV), zwischen denen bei Bedarf umgeschaltet werden kann (das
SV-Netz verfügt bei uns jedoch nur über eine Zuleitung, weil bei
uns keine unabhängige Stromversorgung in Form eines
Notstromaggregats installiert wurde – s. u.). In unserer Abbildung 2 IT-Netz
Intensivstation wurde ein aktives SV-System installiert, d. h. Im
Normalfall werden beide Systeme belastet, die über einen Kuppelschalter verbunden sind. Über
diesen Kuppelschalter kann die Sicherheitsstromquelle im Falle eines Ausfalls des AV-Netzes
speisen. Wenn ein Fehler im SV-Netz auftritt, kann umgekehrt auf allgemeine Versorgung
umgeschaltet werden.
Abbildung 3Fehlerarten
Abbildung 4 Trenntransformator
Abbildung 5 Wirkweise
Trenntransformator
Neben dem Schutz vor einem allgemeinen Stromausfall muss auch sichergestellt werden, dass im
Falle eines ersten Fehlers (Körperschluss - leitende Verbindung zwischen Gehäuse des Gerätes und
einem unter Spannung stehenden Leiter oder Teil des Geräts aufgrund eines Isolationsfehlers - oder
Erschluss - leitende Verbindung zwischen einem Außenleiter oder isolierten Neutralleiter mit Erde
– siehe Abbildung 3) lebenserhaltende medizinische Geräte nicht
einer Sicherheitsabschaltung zum Opfer fallen und das fehlerhafte
Gerät keine Gefährdung darstellt (also keine Sicherheitsabschaltung
erforderlich
ist).
Dies
wird
durch
Installation
eines
Trenntransformators (Abbildung 4) erreicht. Durch ihn wird der
Stromkreis galvanisch vom einspeisenden Netz getrennt und somit
sekundärseitig der Massebezug aufgehoben. Also kann einer der
beiden Leiter auf der Sekundärseite gefahrlos berührt werden
(Abbildung 5). Außerdem ist durch diese Potentialtrennung eine
Abbildung 6 Isolationswächter
Begrenzung der Ableitströme aller angeschlossenen Geräte möglich
(s. u.). Ein Gerät, das einen ersten Fehler aufweist, stellt also bei
intaktem Schutzleiter oder intakter Isolierung des Endgeräts noch keine unmittelbare Gefährdung
des Patienten dar. Allerdings wird hierdurch die Schutzwirkung
des Trenntransformators aufgehoben, weshalb ein solcher Fehler
angezeigt werden muss. Pro Außenleiter muss deshalb ein
Isolationswächter (Abbildungen 6 und 7) installiert werden, der im
Falle eines ersten Fehlers eine optische und akustische
Alarmierung durchführt. In einem „normalen“ Stromnetz würde Abbildung 7 Wirkweise
Isolationswächter
ein FI-Schalter eine Abschaltung des Stromnetzes im Falle eines
Isolationsfehlers auslösen – da es sich hier aber um ein ausfallsicheres Netz handelt, ist die
Installation eines FI-Schalters in IT-Netzen untersagt.
In unserer Intensiveinheit gibt es drei verschiedene Steckdosen: weiße, grüne und rote. Die weißen
Steckdosen werden über ein TN-S-Netz versorgt und haben nicht den in den vorigen zwei
Abschnitten genannten Ausfallschutz, die grünen und die roten Steckdosen gehören jedoch jeweils
zu einem eigenen IT-Netz. Das bedeutet, dass es für das Netz der grünen Steckdosen (SV –
Sicherheitsstromversorgung) und für das Netz der roten Steckdosen (ZSV
–
zusätzliche
Sicherheitsstromversorgung)
jeweils
einen
Trenntransformator und auch einen Isolationswächter geben muss
(Abbildung 11). Die Steckdosen der SV und der ZSV werden in der Praxis
durch eine Sicherheitsstromquelle versorgt, die für die Dauer von 3 bzw.
24 Stunden eine Versorgung sicherstellen kann. Zusätzlich werden die
roten Steckdosen über eine Batterieanlage gepuffert, so dass die
Umschaltzeiten weniger als eine halbe Sekunde betragen, während die
grünen Steckdosen nicht gepuffert werden (eine Umschaltzeit von
maximal 15 Sekunden ist hier ausreichend). In der Praxis würden diese
Einrichtungen die Installation eines Notstromaggregats notwendig machen.
Dies ist für unsere Zwecke jedoch nicht erforderlich. Die Batteriepufferung
im ZSV-Netz erfolgt durch eine Online-USV-Anlage (Abbildung 8).
Abbildung 8 USV-Anlage
Zur bereits oben genannten
Begrenzung der Ableitströme ist für Räume der
Raumgruppe 2 neben dem Hauptpotentialausgleich der
Elektroinstallation des Gesamtgebäudes ein zusätzlicher
Potentialausgleich
erforderlich (Abbildung 9). In
unserer
Intensivstation
wurden
daher
vom
Hauptpotentialausgleich
Abbildung 9 ZPA-Schiene
getrennte
Potentialausgleichsschienen installiert. Jedes medizinisch elektrische
Gerät muss über ein spezielles grün-gelbes Kabel (Abbildung 10) an
diesen zusätzlichen Potentialausgleich angeschlossen werden, denn über
Abbildung 10 ZPAdieses Kabel fließt im Falle eines Körperschlusses der Fehlerstrom ab, so
Anschlusskabel
dass Patienten und Anwender geschützt werden. Aus diesem Grund muss keine Abschaltung des
Gesamtnetzes erfolgen, ZPA und Isolationswächter ersetzen den FI-Schalter als Schutzmaßnahme
gegen elektrischen Schlag.
AV Hauptanschluss
SV1.1.
Trenntrafo
SV1.2.
Steckdosen N2.28,
N2.27, N2.25
USV
Trenntrafo
ZSV
Steckdosen Intensiv Grün
Steckdosen Intensiv Rot
Abbildung 11 Schema Installation Intensivstation