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Beleuchtungsanlagen

Elektrotechnik

Niederspannungsrichtlinie

Die rechtliche Grundlage für die Sicherheit von elektrischen Betriebsmitteln in der EU ist die aktuelle Fassung der Niederspannungsrichtlinie 2014/35/EU aus 2014 „Richtlinie zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedstaaten betreffend elektrischer Betriebsmittel zur Verwendung innerhalb bestimmter Spannungsgrenzen“, die die Vorgänger-Richtlinien von
1973 und 1993 redaktionell zusammenfasst und damit ersetzt. Ziel dieser Richtlinie ist es, Handelshemmnisse im EU-Binnenmarkt durch einheitliche Anforderungen an elektrische Betriebsmittel zu vermeiden. Insbesondere gehören dazu Anforderungen, die die Sicherheit und Gesundheit von Personen, Nutztieren und dem Schutz von Sachen vor elektromagnetischen Störungen gewährleisten sollen. Nach der Richtlinie dürfen neue elektrische Betriebsmittel nur in Verkehr gebracht werden, wenn

  • sie entsprechend dem in der Europäischen Gemeinschaft gegebenen Stand der Sicherheitstechnik hergestellt sind und
  • sie bei ordnungsgemäßer Installation und Wartung sowie bestimmungsgemäßer Verwendung die Sicherheit von Menschen, Nutztieren und die Erhaltung von Sachwerten nicht gefährden.

Unter die Richtlinie fallen alle elektrischen Betriebsmittel innerhalb der Spannungsgrenzen von 50 V bis 1000 V. Der Begriff „elektrische Betriebsmittel“ ist zwar in der Richtlinie nicht definiert, wurde jedoch von der Europäischen Kommission in einem Leitfaden zur Niederspannungsrichtlinie vom Februar 2001 in Anlehnung an das „Internationale Elektrotechnische Wörterbuch“ der Internationalen elektrotechnischen Kommission (IEC) erläutert. Danach sind elektrische Betriebsmittel alle Gegenstände und Einrichtungen zum Erzeugen, Fortleiten, Verteilen, Speichern, Umsetzen und Verbrauchen elektrischer Energie. Beispiele sind Generatoren, Kabel, Messinstrumente, Schutz – einrichtungen, Installationsmaterial und Geräte wie Schalter, Steckdosen, Akkumulatoren, Transformatoren, Leuchten, Haushaltsgeräte und Motore.

In Deutschland wurde die Niederspannungsrichtlinie mit dem Gesetz über technische Arbeitsmittel (Gerätesicherheitsgesetz – GSG) rechtskräftig. Mit Wirkung vom 01.05.2004 ist das bis dahin gültige Gerätesicherheitsgesetz (GSG) in das Geräte- und Produktsicherheitsgesetz (GPSG) übergegangen. Damit ist auch die EU-Richtlinie 2001/95/EG vom 03.12.2001 über „Allgemeine Produktsicherheit“, der alle elektrischen Betriebsmittel entsprechen müssen, in deutsches Recht umgesetzt worden. Eine Angleichung dieser deutschen Gesetze an die neueste Version der Niederspannungsrichtlinie von 2006 steht noch aus. Nach Auffassung des Verbandes der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e. V. (VDE) entstehen durch die neue Richtlinie von 2006 jedoch keine prüfrelevanten Änderungen. Damit besteht weiterhin die „Vermutungswirkung“ hinsichtlich Einhaltung der Richtlinie, wenn die jeweils aktuell gelisteten harmonisierten Normen
eingehalten und dies sogar durch entsprechende unabhängige Prüfungen und daraufhin erteilte Konformi täts – zeichen (z.B. ENEC-, VDE- oder GS-Zeichen) dokumentiert wird. Um jedoch den Herstellern den Nachweis der Über einstimmung der elektrischen Betriebsmittel mit den Sicherheitszielen der Niederspannungsrichtlinie 2014/35/EG zu erleichtern, werden im Amtsblatt der
Europäischen Union harmonisierte Normen veröffentlicht, die die Umsetzung dieser EU-Richtlinie betreffen. Diese Liste wird in gewissen Abständen aktualisiert.

Wichtige harmonisierte Normen sind z.B.:

  • EN 60320 (Gerätesteckvorrichtungen)
  • EN 60598 (Leuchten)
  • EN 60730 (Automatische elektrische Regel- und Steuergeräte)
  • EN 60947 (Niederspannungsschaltgeräte)
  • EN 61008/9 (Fehlerstrom-Schutzschalter)
  • EN 61010 (Sicherheitsanforderungen an elektrische Mess-, Steuer-, Regel- und Laborgeräte)

 

Die Übereinstimmung von Geräten mit den Anforderungen der Niederspannungsrichtlinie und weiteren relevanten EG-Richtlinien wird durch die vom Hersteller zu verantwortende CE-Kennzeichnung sichtbar gemacht.

Grundsätzlich ist für elektrische Betriebsmittel keine Prüfung auf Übereinstimmung mit der Richtlinie durch ein unabhängiges Institut vorgeschrieben. Die Verantwortung liegt ausschließlich beim Hersteller, dem Importeur bzw. dem Inverkehrbringer. Die Konformität eines elektrischen Betriebsmittels mit den Sicherheitszielen der Niederspannungsrichtlinie wird vermutet (Vermutungswirkung, auch als der Beweis des ersten Anscheins bezeichnet), wenn es nach technischen Normen hergestellt wurde, die in der Richtlinie in folgender
Rangfolge genannt werden:

  • europäische Normen (EN oder HD),
  • falls noch keine harmonisierten Normen (EN oder HD) ausgearbeitet sind, gelten internationale Regelungen der Internationalen Elektrotechnischen Kommission (IEC-Normen) und
  • falls noch keine europäischen bzw. internationalen Normen bestehen, gelten die nationalen Normen des Mitgliedsstaats der Europäischen Union, in dem der Hersteller, Importeur bzw. Inverkehrbringer seinen Wohnsitz hat.

Für den Fall fehlender EN-Normen bzw. Harmonisierungsdokumente HD gilt in Deutschland die Einhaltung der Bestimmungen von DIN VDE als Nachweis für die Konformität des elektrischen Betriebsmittels mit der Niederspannungsrichtlinie. Diese Konformität wird am deutlichsten durch eine unabhängige Prüfung des Gerätes und dessen Kennzeichnung mit dem VDE- bzw.
einem gleichwertigen Prüfzeichen anderer europäischer Prüfinstitute und bei Leuchten und deren Komponenten durch das ENEC-Zeichen zum Ausdruck gebracht. Daher wird in diesem Buch bevorzugt auf die Vorschriften des DIN VDE Bezug genommen und wenn möglich auch auf einschlägige EN-Normen bzw. HDDokumente verwiesen.

Einige elektrische Betriebsmittel, die in den Geltungsbereich der Niederspannungsrichtlinie fallen, sind dazu bestimmt, dauerhaft in Bauwerke eingebaut zu werden, z. B. elektrische Anlageninstallationen. Folglich müssen solche Produkte auch im Sinne der Bauprodukten – richtlinie 89/106/EWG vom 21.12.1988 (geändert durch die Richtlinie 93/68/EWG) gebrauchstauglich sein und deren wesentliche Anforderungen erfüllen. Dies gilt jedoch nicht für Leuchten.

EMV-Richtlinie

Unsere Industriegesellschaft ist ohne elektronische Geräte nicht mehr vorstellbar. Daher hat der europäische Gesetzgeber 1986 eine Richtlinie über die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) erlassen. In Deutschland wurde sie durch das EMV-Gesetz (letzte Fassung von 1998) umgesetzt. Mit der aktuellen Richtlinie 2014/30/EU betreffend der Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedsstaaten über die elektromagnetische Verträglichkeit sollen Handelshemmnisse im EU-Binnenmarkt durch einheitliche Anforderungen an elektrische Betriebsmittel vermieden und der Schutz von Funkdiensten und Verteilernetzen für elektrische Energie vor elektromagnetischen Störungen gewährleistet werden. Die Richtlinie
2004/108/EG gilt nicht für Funk anlagen und Telekommunikations- Endeinrichtungen, die von der Richtlinie 99/5/EG über Funkanlagen und Telekommunikations-Endeinrichtungen erfasst werden. Beide Richtlinien gewährleisten das gleiche Schutz niveau hinsichtlich der EMV. EU-Richtlinien enthalten nur Rahmenvorschriften. Die technischen Anforderungen und Prüfbestimmungen sind in harmonisierten Normen enthalten. Die EMV-Normen für Leuchten und Leuchtenzubehör sind

  • EN 55015 für Störaussendungen,
  • EN 61000-3-2 für Netzstromoberschwingungen,
  • EN 61000-3-3 für Spannungsschwankungen und Flicker und
  • EN 61547 für Störfestigkeitsanforderungen

Leuchten müssen auch der EMV-Richtlinie entsprechen und als Herstellererklärung dafür das CE-Zeichen tragen.

Normen

Seit dem Ende des 19. Jahrhunderts entstanden in den Industrieländern voneinander unabhängig elektro tech – nische Sicherheitsbestimmungen. Zu Beginn der Elektri – zitätsanwendung bezogen sich die Regelwerke imWesentlichen auf die Leitungsverlegung für die Beleuchtung.

In Deutschland wurde 1895 der Vorgänger der Errichtungsvorschrift DINVDE0100 „Errichten von Starkstrom – anlagen mit Nennspannung bis 1000 V“ veröffentlicht. Später erhielt diese Vorschrift den Titel „Errichten von Niederspannungsanlagen“, der ab 1997 in Anlehnung an die entsprechende Publikation IEC 60364 „Electrical Installations of Buildings“ der International Electrotechnical Commission (IEC) den Zusatztitel „Elektrische Anlagen in Gebäuden“ bekam. Ebenso wurde die Gliederung der Normenreihe DIN VDE 0100 der internationalen Norm IEC 60364 angepasst (Tabelle 2.1-1). In Deutschland ist für die Normung im Bereich der Elektrotechnik die Deutsche Kommission Elektrotechnik, Elektronik, Informationstechnik (DKE) im  eutschen
Institut für Normung e.V. (DIN) und der Verband der Elektrotechnik, Elektronik, Informationstechnik e.V. (VDE) zuständig. Seit Gründung der Europäischen Wirtschaftsgemeinschaft 1957/58, der Europäischen Gemeinschaft und der Europäischen Union 1991/1992 wuchs der handelspolitische Druck, die elektrotechnischenNormen anzupassen (zu harmonisieren).

Auf europäischer Ebene ist damit das Europäische Komitee für Elektrotechnische Normung CENELEC (Comité Européen de Normalisation Electrotechnique) befasst. Die Arbeitsergebnisse des CENELEC werden entweder als europäische Normen EN (die unverändert durch nationale Normen der CEN-Länder umgesetzt werden müssen) oder als Harmonisierungs doku –
mente HD veröffentlicht, die noch weitere, nur in dem be treffenden Land geltende Festlegungen enthalten. Diese Ergänzungen sind in der nationalen Norm meist entsprechend gekennzeichnet und zeigen dadurch den Umfang der Abweichungen vom europäischen Dokument.

Auf internationaler Ebene erfolgt die elektrotechnische Normung in der Internationalen Elektrotechnischen Kommission (International Electrotechnical Commission
IEC). Die Arbeitsergebnisse der IEC werden als internationale IEC-Normen veröffentlicht. Aufgrund von Verträgen zwischen CENELEC und IEC wird im Endstadium des IEC-Normungsprozesses eine gemeinsame Abstimmung mit dem Ziel durchgeführt, die IEC-Norm möglichst ohne Änderungen auch als europäischeNorm EN zu übernehmen. Für Leuchten ist das nahezu
vollständig gelungen.

Eine wesentliche Voraussetzung für die Harmonisierung der nationalen, europäischen und internationalen Errichtungsvorschriften für elektrische Anlagen ist die übereinstimmende Gliederung dieses sehr umfangreichen Normenwerkes. Auf der Basis der internationalen Norm IEC 60364 ist das europäische Harmonisierungsdokument CENELEC-HD 384 „Electrical installation of
buildings“ und die Deutsche Norm DIN VDE 0100 in gleicher Weise strukturiert.

Trotz der im Wesentlichen übereinstimmenden Gliederung der Errichtungsvorschriften verschiedener Länder gibt es in Europa und den überseeischen Industrieländern Unterschiede in den Einzelfestlegungen. Der Grund liegt in der Vergangenheit: Seit Ende des 19. Jahrhunderts sind in den aufkommenden Industrieländern elektrische Anlagen in erheblichem Umfang errichtet
und entsprechende Regelwerke erstellt worden. Wie die Unfallstatistiken beweisen, sind die Sicherheitsniveaus trotz verschiedenartiger technischer Lösungen kaum unterschiedlich. Unter dem ökonomischen Druck globaler Märkte wird jedoch durch die IEC weltweit zielstrebig an einer Harmonisierung der Regelwerke gearbeitet, wobei die Zeitdauer dafür auch von dem Aufwand für die Umstellung der Anlagen und Produkte auf die neuen Normen bestimmt wird.

Die Ausführungen in diesem Kapitel „Beleuchtungsanlagen“ basieren im Wesentlichen auf dem in Deutschland üblichen und durch Vorschriften geforderten Sicherheitsstandard elektrischer Anlagen nach DIN VDE. Soweit möglich, wird auf dazu existierende nationale, europäisch bzw. international harmonisierte Normen verwiesen. Weil die Kapitel in den Errichtungsvorschriften vieler Länder aufgrund IEC 60364 übereinstimmende Nummerierungen aufweisen, ist der Querverweis von den hier zitierten DIN VDE-Vorschriften auf entsprechende Vorschriften anderer Länder wesentlich erleichtert.

So ist z. B. DIN VDE 0100-714 „Errichten von Niederspannungsanlagen, Teil 7: Anforderungen für Betriebsstätten, Räume und Anlagen besonderer Art, Haupt – abschnitt 714: Beleuchtungsanlagen im Freien“ als internationale Norm IEC 60364-7-714, als europäisches Har – monisierungsdokument HD 384.7.714 S1:2000 und z.B. in Österreich als OENORM E 8001-4-714 veröffentlicht. In der Schweiz heißt diese Norm SN HD 384.7-714 S1.

Errichtungsvorschrift DIN VDE 0100-714

Grundsätzlich gilt für Beleuchtungsanlagen die Errichtungsvorschrift DIN VDE 0100-559 (VDE 0100-559) „Errich ten von Niederspannungsanlagen: Auswahl und Errichtung elektrischer Betriebsmittel – Ande re Betriebsmittel – Abschnitt 559: Leuchten und Beleuch tungsanlagen (IEC 60364-5-55:2001, Abschnitt 559,mo di fiziert); Deutsche Übernahme HD 60364-5-
559:2005. Für Beleuchtungsanlagen im Freien (Verbraucheranlagen) ist zusätzlich DIN VDE 0100, Teil 714 „Errichten von Niederspannungsanlagen, Teil 7: Anforderungen für Betriebsstätten, Räume und Anlagen besonderer Art, Hauptabschnitt 714: Beleuchtungs – anlagen im Freien“ von Januar 2002, anzuwenden. Diese Norm ist eine Modifikation der internationalen Norm
IEC 60364-7-714:1996. Sie ist auch als europäisches Harmonisierungsdokument HD 384.7.714 S1:2000 veröffentlicht und hat damit eine europaweite Gültigkeit. Die darin enthaltenen Anforderungen gelten für feste Beleuchtungsanlagen im Freien. Dazu gehören Leuchten, Kabel- bzw. Leitungssysteme und Zubehör außerhalb von Gebäuden, insbesondere für

  • Straßen, Parks, Gärten, Plätze mit öffentlichem Zugang,
  • Sportplätze,
  • Beleuchtung von Denkmälern und Flutlicht,
  • andere Einrichtungen mit integrierter Beleuchtung, z. B. Telefonzellen, Autobuswartehäuschen, Hinweistafeln, Stadtpläne und Verkehrszeichen.

Die Vorschrift gilt auch z. B. für Caravanstellplätze und sogenannte fliegende Bauten (z. B. Zelte) ab dem Speisepunkt, das ist der Übergabepunkt der elektrischen Energie vom örtlichen Stromversorger oder der Punkt des Stromkreises, von dem die Beleuchtungsanlage im Freien ausschließlich versorgt wird.

Die Norm gilt nicht für

  • öffentliche Beleuchtungsanlagen, welche Teil des öffentlichen Niederspannungsverteilungsnetzes sind. Wenn zwischen Verteilungsnetz und Leuchte Überstrom-Schutzeinrichtungen (Sicherungen) angeordnet sind, beginnt ab diesen, in Energierichtung gesehen, die Verbraucheranlage, für die wiederum DIN VDE 0100, Teil 714, anzuwenden ist.
  • vorübergehende Girlandenbeleuchtung,
  • Straßenverkehrs-Signalanlagen,
  • außen an einem Gebäude angebrachte Leuchten, die direkt vom inneren Leitungssystem dieses Gebäudes versorgt werden.

Für Beleuchtungsanlagen von Schwimmbädern und Springbrunnen sind DIN VDE 0100-702 „Errichten von Niederspannungsanlagen – Teil 7: Anforderungen für Betriebsstätten, Räume und Anlagen besonderer Art, Teil 702: Becken von Schwimmbädern und andere Becken“ und DIN VDE 0100-738 „Errichten von Starkstromanlagen mit Nennspannung bis 1000 V, Springbrunnen“
(inzwischen zurückgezogen) anzuwenden.

Netzspannung


Eine wichtige Voraussetzung, sowohl für den europäischen als auch für den internationalen Handel, ist eine einheitliche Netz-Nennspannung. Unterschiedliche Nennspannungen, z.B. von 380/220 V in vielen kontinental- europäischen Ländern sowie 415/240 V in Großbritannien und vielen Ländern des ehemaligen Commonwealth, waren dabei Handelshemmnisse. Gegenwärtig
beträgt die Nennspannung in Japan 100 V, in Australien 240 V, in Kanada 220 V und in Großbritannien 230 V +10% (= 253 V).

In der Bundesrepublik und anderen Ländern wurde 1988 mit der Umstellung der Netz-Nennspannung von 380/220 V auf 400/230 V begonnen. Grundlage dafür war die internationale Norm IEC 38 „IEC-Normspannung“ von 1983 (heute IEC 60038). Mit dieser Norm ist eine weltweite Prozedur zur Vereinheitlichung der Nennspannungen eingeleitet worden, die 2008 abgeschlossen sein
sollte. Die einheitliche Spannung ist mit 230 V zwischen den Außenleitern und dem Mittelpunktleiter bzw. 400 V zwischen den Außenleitern mit einer Toleranz von -10% (also 207/360 V) bis +10% (also 253/440 V) festgelegt.

Eine solche Umstellung braucht naturgemäß eine lange Zeit (von 1983 bis 2008, also 25 Jahre), um die im Netz befindlichen elektrischen Betriebsgeräte ohne thermische Überbelastung und Sicherheitsgefahren bis zum Lebensdauerende betreiben zu können. In Ländern wie Deutschland, in denen die bisherige Versorgungsspannung (Nennspannung) 220 V betrug, ist die Erhöhung in dem Toleranzfeld 230 V -10% (also 207 V) bis 230 V +6% (also 243,8 V) bis Ende 2008 festgelegt worden. Danach gilt das Toleranzfeld ±10%. In einigen Ländern ist die Anpassung der Versorgungsspannung ebenfalls im Fluss, jedoch mit unterschiedlicher zeitlicher Realisierung.

Energieversorgung

Die Versorgung der Beleuchtungsanlage, z.B. von Arbeitsstätten im Freien oder Sportstätten, mit Elektroenergie erfolgt im Allgemeinen aus dem öffentlichen (örtlichen) Niederspannungsverteilungsnetz des Versorgungsnetzbetreibers (VNB, früher Energieversorgungsunternehmens EVU). Der Versorger speist die elektrische Energie über Gebäude-, Grundstücks- oder besondere Anschlussstellen (Schaltschränke) mit Überstrom-Schutzeinrichtungen (Sicherungen) in die Verbraucheranlage ein.

Für die öffentliche Beleuchtung kann die Elektroversorgung ebenfalls durch das öffentliche Verteilernetz erfolgen, wobei die Leuchtstelle (Mast und Leuchte) über eine Abzweigmuffe ständig an das Versorgungsnetz angeschlossen wird und einen Kabelübergangskasten mit Sicherung aufweisen muss. Eine Voraussetzung ist, dass der Netzbetreiber z. B. über eine Tonfrequenz-bzw. Funk-Rundsteueranlage verfügt, diese für das Schalten der Straßenbeleuchtung genutzt werden kann und jede Leuchtstelle mit einem Rundsteuerempfänger aus gerüstet ist. Jede einzelne Leuchtstelle ist eine eigenständige elektrische Verbraucheranlage gem. DIN VDE 0100-714, die ständig an der Versorgungsspannung angeschlossen ist und für Wartungsund Instandsetzungsarbeiten der Beleuchtungsanlage spannungsfrei geschaltet werden muss. Nachteil: Auch die am gleichen Versorgungsstrang angeschlossenen weiteren Verbraucheranlagen, wie Privathaushalte, Gewerbebetriebe usw., sind während der Wartungszeiten ebenfalls abgeschaltet. Alternativ ist auch eine allerdings zeit- und personalaufwändige Spannungsfreischaltung
jeder Leuchtstelle durch besonders geschultes Personal (Freischalten durch Entfernen der Sicherung unter Spannung im Kabel anschlusskasten) möglich.

Eine besondere Variante der Elektroversorgung der öffentlichen Beleuchtung aus dem Niederspannungs – verteilungsnetz ist die Einspeisung mit Beidraht. Der (meist) einadrige Beidraht mit 2,5 mm2 Querschnitt kann für die Steuerung der Leuchtstellen verwendet werden. Früher wurde der Beidraht auch zur Spannungsversorgung (220 Volt-Phase) der Leuchtstellen verwendet,
wobei der Mittelpunktsleiter des öffentlichen Verteilungsnetzes genutzt wurde. Diese Variante ist nicht mehr zu – lässig, weil in einem Kabel (bzw. Freileitung) keine Adern unterschiedlicher Spannung geführt werden dürfen.

Weit verbreitet – in über 90 % aller Fälle – wird die öffentliche Beleuchtung von Straßen, Plätzen, Anstrahlungen usw. durch separate, vom Netzbetreiber unabhängige Beleuchtungsnetze, versorgt, die meist historisch entstanden sind und wegen ihrer Vorteile und geringen Kosten auch heute für Neuanlagen verlegt werden. Sie werden an Übergabestellen, die im Beleuchtungsgebiet
entsprechend dessen Größe und der Kabellänge (max.Spannungsfall 4%) verteilt sind und die auch Schalt-, Steuer-, Mess- und Schutzeinrichtungen (Sicherungen) enthalten, aus dem öffentlichen Versorgungsnetz eingespeist. Die Investitionskosten für separate Beleuchtungsnetze sind vergleichsweise gering, wenn die Kabel den öffentlichen Versorgungsnetzen ohne gesonderte Erd –
arbeiten beigelegt werden. Andernfalls – so haben Berechnungen ergeben – sind sie wegen der hohen Kosten für die Erdarbeiten die teuerste Verlegeart. Die Leuchtstellen werden meist ohne gesonderte Abzweigmuffen direkt von Leuchtstelle zu Leuchtstelle im Kabelanschlusskasten „durchgeschleift“. Sicherungen in jeder Leuchtstelle sind hierbei grundsätzlich nicht erforderlich, aber üblich. Die Leuchtstellen stehen nur im Einschaltzustand unter Spannung, was auch die Sicherheit erhöht. Beleuchtungsnetze können unabhängig vom Verteilungsnetz gesteuert und problemlos für Wartungs- und Erweiterungsarbeiten spannungsfrei geschaltet werden. Die Steuerung der Beleuchtung kann für einzelne Gebiete gesondert vorgenommen werden. Beleuchtungsnetze sind hinsichtlich der Eigentumsrechte (Kommune oder Versorgungsnetzbetreiber VNB) klarer abgegrenzt.


Die Versorgung der öffentlichen Beleuchtung kann auch durch Freileitungsnetze erfolgen, wobei ein zusätzlicher Schaltdraht und für die Stufen- bzw. Halbnachtschaltung ein weiterer Schaltdraht erforderlich ist. Der Schutz- bzw. Neutralleiter – falls erforderlich – wird aus dem Ortsnetz mitbenutzt. Die Leuchten werden an den Masten der Freileitung montiert und über Sicherungskästen angeschlossen.

Sicherheit der Anlage

Die Errichtungsvorschriften für elektrische Anlagen definieren zwei vorrangige Schutzziele:

  • Sie sind so zu errichten und zu betreiben, dass Personen und Nutztiere durch gefährliche Körperströme nicht gefährdet werden und
  • sie dürfen nicht durch unzulässig hohe Temperaturen Gefahren für Sachwerte hervorrufen.

Aus diesen Grundsätzen leitet sich auch die Frage der Verbindlichkeit der Errichtungsvorschriften, z. B. von DIN VDE 0100, ab. Im Gegensatz zu den meisten nationalen
und europäischen Normen anderer Sachgebiete, z. B. der Beleuchtungstechnik, die als allgemein an – erkannter Stand der Technik empfehlenden Charakter haben, enthalten die Vorschriften für das Errichten von Elektroanlagen, einschließlich ihrer Komponenten, sicherheitstechnische Festlegungen, die meist aufgrund von Gesetzen und Verordnungen einzuhalten sind.

Sicherheit elektrischer Anlagen bedeutet

  • elektrische Sicherheit
  • thermische Sicherheit
  • mechanische Sicherheit
  • Sicherheit bezüglich elektromagnetischer Verträglichkeit (EMV)
  • Sicherheit gegen mechanische, chemische und sonstige Einwirkungen.

Oberstes Gebot elektrischer Anlagen und Betriebs -mittel ist deren “’elektrische Sicherheit“‘. Sie besteht in der Vermeidung zu hoher Körperspannungen (Berührungsspannungen) d. h. Schutz gegen elektrischen Schlag durch leitfähige Teile der elektrischen Anlage gemäß IEC 60364-4-41, CENELEC HD 60364-4-41 bzw. DIN VDE 0100-410 „Errichten von Niederspannungs –
anlagen – Teil 4-41: Schutzmaßnahmen – Schutz gegen elektrischen Schlag“. Der Schutz muss durch gerätebezogene Maßnahmen (Schutzart und Schutzklasse) sowie durch anlagenbezogene Maßnahmen (z.B. Fehlerstromschutzschalter) oder durch Kombination beider erreicht werden. Hierbei wird unterschieden in

  • Basisschutz: Schutz gegen direktes Berühren spannungsführender Teile bei normalen Betriebsbedingungen
  • Fehlerschutz: Schutz gegen indirektes Berühren spannungsführender Teile und Abschalten im Fehlerfall, z.B. durch Erdung über den Schutzleiter.

Entsprechend ihrem Schutz gegen zu hohe Berührungsspannungen werden elektrische Betriebsmittel nach EN 61140 (früher DIN VDE 0140) und CENELEC HD 366 „Schutz gegen elektrischen Schlag – Gemeinsame Anforderungen für Anlagen und Betriebsmittel“ in drei Schutzklassen eingeteilt.

Schutzklasse I: Durch Isolierung spannungsführender Teile (sogen. Basisisolierung) und durch den Anschluss leitfähiger berührbarer Metallteile an den Schutzleiter wird das Schutzziel erreicht. Die Schutzleiter-Anschlussklemme ist mit dem Erdungszeichen gekennzeichnet. Wenn die Basisisolierung versagt, können berührbare leitfähige Teile keine gefährlichen Körperspannungen annehmen.

Schutzklasse II: Spannungsführende Teile sind zusätzlich zur Basisisolierung mit einer weiteren Schutzisolierung versehen. Ein Anschluss eines Schutzleiters an berührbare, leitfähige Teile ist nicht erlaubt. Anlagenbezogene Schutzmaßnahmen können entfallen. Die Kennzeichnung dafür ist das doppelte Quadrat.

Schutzklasse III: Hier beruht der Schutz auf der Schutzkleinspannung (SELV safety extralow voltage). Das bedeutet, dass die Versorgungsspannung 50 V (Wechselspannung)
bzw. 120 V (Gleichspannung) in Verbindung mit einem Sicherheitstrafo (oder gleichwertigem Gerät) nicht überschreiten darf.

 

Mit der Norm EN 60529 bzw. IEC 60529 (VDE 0470 Teil 1) „Schutzarten durch Gehäuse (IP-Code)“ werden “’Schutzarten“‘ für Umhüllungen (Gehäuse) von elektrischen Betriebsmitteln definiert (für die Schutzarten von Leuchten gilt ausschließlich EN 60598). Dies betrifft den Schutz von Personen vor Berühren spannungsführender Teile mit Handrücken oder Finger sowie den Schutz
des Be triebs mittels gegen das Eindringen von festen Körpern (Fremdkörperschutz) und Wasser (Wasserschutz). Damit sollen insbesondere die Beeinträchtigung der konstruktiv bedingten Luft- und Kriechstrecken zwischen Teilen unterschiedlicher Spannung durch Verschmutzung vermieden werden.

Die Schutzart wird durch den IP-Code (IP – Ingress Protection) gekennzeichnet, der aus zwei Ziffern besteht. Die erste Ziffer betrifft den Berührungs- bzw. den Fremdkörperschutz, die zweite Ziffer den Wasserschutz.

Für das Einhalten der Schutzart ist sowohl der Errichter bei der Montage als auch der Betreiber während der Gebrauchsdauer der Anlage verantwortlich. Um bei der Installation die angegebene Schutzart von Geräten einzuhalten, sind die entsprechenden Dichtungsmittel für Leitungseinführungen und Befestigungsstellen sorgfältig anzuwenden.

Gehäuse von Anlagen, z.B. Schaltschränke, Leuchtenmaste, in denen sich aktive (spannungs führende) Teile zugänglich befinden, müssen mit einem Schlüssel oder Werkzeug verschlossen sein, wenn sie nicht in einem Raum angeordnet sind, zu dem nur Elektrofachkräfte oder elektrotechnisch unterwiesene Personen Zutritt haben. Türen (Öffnungen) für den Zugang zu elektrischen
Betriebsmitteln, die weniger als 2,5 m über der Standfläche angebracht sind, dürfen nur mit einem Schlüssel oder Werkzeug zu öffnen sein. Zusätzlich muss, wenn die Tür geöffnet ist, Schutz gegen direktes Berühren spannungsführender Teile gewährleistet sein. Bei Leuchten in einer Höhe von weniger als 2,8 m über der Stand fläche darf der Zugang zu der Lichtquelle nur nach Entfernen einer Abdeckung oder Umhüllung mittels Werkzeug möglich sein.

Elektroanlagen müssen einen ausreichenden Schutz von Menschen und Tieren gegen elektrischen Schlag (direktes Berühren spannungsführender Teile)

aufweisen. Dieser Schutz kann erreicht werden z.B. durch

  • Isolierung aktiver Teile
  • Abdeckung oder Umhüllung
  • Hindernisse (z.B. Absperrungen) und zusätzlichen Abstand oder
  • Fehlerstromschutzschalter.


Schutzklasse I: Durch eine Fehlerstromschutzschaltung (FI-Schaltung, Differenzstromschaltung, RCD Residual current protective device) sollen elektrische Betriebsmittel im Fehlerfall vom versorgenden Netz getrennt werden, wenn in dem zu schützen den Stromkreis ein zu großer Differenz- bzw. Fehler strom fließt. Bild 2.1-5 zeigt ein TN-System (Schutzleitungssystem,
T steht für Terra, dem geerdeten Stern- bzw. Mittelpunkt des Transformators TR des elektrischen Versorgungssystems; N ist der Neutralleiter, der ebenfalls geerdet ist) mit den Außenleitern L1, L2, L3, dem Neutralleiter N und dem Schutzleiter PE. Ein Verbraucher (z.B. Leuchte) ist über einen RCD an L1 und N sowie an PE angeschlossen. Der RCD bestimmt den Differenzstrom
(Fehlerstrom) If = Izu – Iab zwischen dem zufließenden und abfließenden Strom. Fließt bei Kontaktieren eines Leiters mit dem Gehäuse ein Fehlerstrom über den Schutz leiter und ist dieser größer als der Nennfehlerstrom (Differenzstrom), trennt der RCD den Verbraucher vom Netz.

Fehlerstrom-Schutzschalter dürfen nach der Norm DIN VDE 0664-1 „Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen“ bereits bei Fehlerströmen ab 50% des Nennfehlerstromes auslösen. Ein FI-Schalter mit dem Bemessungsdifferenzstrom von 30 mA darf also bereits bei einem Fehlerstrom von ≥ 15 mA ansprechen.

Die Verwendung einer einzelnen Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (RCD) am Speisepunkt der Außenbeleuchtungsanlage ist im Allgemeinen jedoch nicht empfehlenswert,weil bei einem Fehler in nur einer Leuchte die gesamte Beleuchtungsanlage ggf. für eine längere Zeit abgeschaltet wird und so Sicherheitsrisiken für den Benutzer entstehen. Besser ist es, jede einzelne Leuchte
durch Über stromschutzeinrichtungen (Sicherungen) zu schützen.

Die Beleuchtungsanlagen von Telefonzellen, Autobuswartehäuschen, Hinweistafeln, Stadtplänen und Verkehrszeichen sollten jedoch mit einem RCD mit einem Bemessungsdifferenzstrom von ≤ 30 mA geschützt sein, weil der Schutz von Personen höher zu bewerten ist als die Verfügbarkeit der Beleuchtung.

In DIN VDE 0100-410 sind für das automatische Ab schal – ten im Fehlerfall je nach Verteilungssystem (siehe nächs – ten Abschnitt) unterschiedliche Abschaltzeiten für Wechselspannung
im Bereich von 230 V bis 400 V definiert, und zwar für TN-Systeme 0,2 s und für TT-Systeme 0,07 s.

Diese Abschaltzeiten gelten für Überstrom-Schutz – einrichtungen (Sicherungen) und für Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (RCD).

Falls in TT-Systemen die Abschaltung durch eine Überstrom- Schutzeinrichtung erreicht wird und alle leitfähigen Teile an den Schutzpotenzialausgleich angeschlossen sind, ist die längere Abschaltzeit für TN-Systeme zugelassen.

Schutzklasse II: Ein Schutzleiter darf nicht an leitfähige Teile von Betriebs mitteln (z.B. Leuchte) der Schutz – klasse II angeschlossen werden und die leitfähigen Teile des Lichtmastes dürfen nicht absichtlich mit der Erdungsanlage verbunden werden. Lichtmaste, die Bestandteil des Betriebs mittels „Außenleuchte der Schutzklasse II“ sind, dürfen somit nicht an Schutzleiter
angeschlossen werden.

Beleuchtungsanlagen im Freien sind insbesondere hinsichtlich der äußeren Einflüsse kritisch. Die Umgebungstemperatur kann zwischen -40°C und +40°C und die relative Feuchte zwischen 5% und 100% liegen. Dazu kommt ggf. der Einfluss von korrosiven Gasen und Stoffen, z. B. in der Nähe von Industrieanlagen oder am offenen Meer, und Schockeinwirkungen, wie z.B. auf
Brücken oder in der Nähe von Fördereinrichtungen in Ar beitsstätten im Freien. Es ist mindestens eine Schutz – art IPX3 (Schutz gegen Sprühwasser) erforderlich, ggf. auch IPX4 (Spritzwasserschutz). In Wohn- und ländlichen Gebieten und bei Lichtpunkthöhen ab 2,5 m kann wegen geringer Verschmutzung IP23 ausreichend sein.

Elektroinstallationsrohre, Markierungsband oder Kabelabdeckungen für Versorgungskabel bzw. -leitungen von Beleuchtungsanlagen im Freien müssen zum Zweck ihrer Erkennung in geeigneter Weise farblich markiert oder gekennzeichnet sein und müssen von anderen Versorgungssystemen (elektrisch) getrennt sein.

Sicherheit der öffentlichen Beleuchtungsanlage

Grundsätzlich sind nach DIN VDE 0100-410 „Errichten von Niederspannungsanlagen: Schutzmaßnahmen

  • Schutz gegen elektrischen Schlag“ folgende allgemeine Schutzfunktionen zu erfüllen:
  • Schutz gegen direktes Berühren spannungsführender Teile (Basisschutz)
  • Schutz gegen indirektes Berühren bei Fehlern in der Verbraucheranlage (Fehlerschutz)
  • Schutz bei direktem Berühren (Zusatzschutz, Schutzisolierung, Schutzklasse II).

Die Schutzmaßnahmen der “’Schutzklasse I“‘ hängen von der Art der Verteilungssysteme für die elektrische Energie ab. “’TN-Systeme:“‘ T (Terra) bedeutet, dass ein Netzmittelpunkt (der Sternpunkt) des Transformators TR des elektrischen Versorgungssystems mit der Erde verbunden ist. N bedeutet, dass alle leitfähigen Teile (Gehäuse, Maste usw.) direkt mit der Erde (mit dem
geerdeten Schutzleiter) verbunden sind. In TN-S-Systemen werden der Neutralleiter N (blau) und der Schutzleiter PE (grün/gelb) getrennt verlegt. Im TN-C-System sind diese beiden Funktionen in einem Leiter PEN vereint („klassische Nullung“). Eine Kom bi -nation von beiden ist das TN-C-S-System, bei dem in ei nem Teil des Systems die Funktionen des Schutzleiters und des Neutralleiters in einem Leiter kombiniert sind.

In Niederspannungs-Verteilernetzen der Netzbetreiber wird überwiegend das TN-C-System angewendet, in den gesonderten Beleuchtungsnetzen der Straßen -beleuchtung das TN-S-System und in der Leuchtstelle (Verbraucheranlage) das TN-C-S-System. Andere Außenbeleuchtungsanlagen werden innerhalb der Verbraucheranlage als TN-S-System mit Fehlerstromschutzschalter
RCD betrieben.

“’TT-Systeme:“‘ Hierbei ist der Netzmittelpunkt (Sternpunkt) ebenfalls mit der Erde verbunden und wird als geerdeter Neutralleiter N geführt. Das zweite T bedeutet, dass alle leitfähigen Teile (Gehäuse, Maste usw.) direkt mit der Erde vor Ort verbunden sind.

Um eine Gefährdung durch zu hohe Berührungsspannungen zu verhindern, müssen Schutzeinrichtungen die fehlerhafte Anlage der öffentlichen Beleuchtung (z.B. Leuchtstelle) innerhalb von 5 Sekunden abschalten.

Dazu kommen infrage:

  • Niederspannungssicherungen nach DIN VDE 0636 (EN 60269)
  • Leitungsschutzschalter nach DIN VDE 0641 (EN 60898) oder
  • Fehlerstrom-/ Differenzstrom-Schutzschalter (RCD – Residual current protective devices) nach DIN VDE 0664 (EN 61008)

Andere Außenbeleuchtungsanlagen werden überwiegend mit Fehlerstromschutzschalter unterschiedlicher Auslöseströme (30 mA bis 0,5 A) betrieben.


Vorteile der Schutzklasse II:

  • Höherer Berührungsschutz, weil der Mast keine Fehlerspannung annehmen kann.
  • keine Schutzleiterprüfung.
  • Ausreichender Schutz auch bei alten Kabelanlagen, bei denen die Schutz- bzw. Neutralleiter nicht zuverlässig genug sind.
  • Ausreichender Schutz auch bei Altanlagen, die als Schutzklasse I mit vieradrigem Kabel ausgeführt wurden (L1, L2, L3 und PE), bei denen später ein zusätzlicher Schaltdraht benötigt und dafür der PE verwendet wurde, was die heute gültigen Vorschriften grundsätzlich untersagen.
  • In Städten mit Straßen- und U-Bahnen können hohe Kriechströme über den feuchten Boden zu Poten zialdifferenzen zwischen verschiedenen Erdern und damit zu höherer Korrosion der Maste führen.
  • Abschaltbedingungen der Fehlerstromschutzschalter sind bei langen Leitungslängen kritisch.

Straßenleuchten werden wegen ihrer universellen Verwendung bei Leuchtstellen der Schutzklasse I und II überwiegend in Schutzklasse II angeboten. Bei Kunststoffleuchten lässt sich die Schutzklasse II konstruktiv einfacher realisieren als bei Leuchten mit Metall – gehäuse. Sie können jedoch Probleme hinsichtlich der Langzeitstabilität aufgrund von Sonnen- und Klima –
einwirkungen und damit der Nachhaltigkeit sowie bei der Entsorgung ergeben.

Für die Schutzklasse I sprechen

  • Freileitungsversorgungen aufgrund der Stabilität der Leitungen gegen Sonneneinstrahlung.
  • historische Gründe aufgrund der Kabelverlegung.


Die Schutzisolierung (Schutzklasse II) wird durch Basisisolierung mit Zusatzisolierung oder durch verstärkte Isolierung erreicht. Sind z. B. der Kabelanschlusskasten und die Leuchten in der Schutz klasse II ausgeführt, entfällt die Schutzleiterverbindung zur Leuchte und zum Mast. Der ggf. mitgeführte Schutz leiter darf nur durchgeschleift werden. Als Leuchten zuleitungen dürfen
nur schutzisolierte Leitungen verwendet werden, die nicht der direkten, zerstörenden Sonnenstrahlung ausgesetzt sind. Die Schutzisolierung einer Leuchtstelle hat bei Wiederholungsprüfungen den Vorteil, dass die aufwändigen Schutzleiterprüfungen entfallen. Ist nur die Leuchte in Schutzklasse II und (wie z.B. bei Altanlagen der öffentlichen Beleuchtung und z.B. von Arbeitsstätten
im Freien) der Kabel anschlusskasten in Schutzklasse I ausgeführt, muss der Mast mit dem Schutzleiter verbunden werden und unterliegt damit auch entsprechenden Prüfungen. In der öffentlichen Beleuchtung werden sowohl die Schutzklasse I als auch die Schutzklasse II angewendet. Die Gründe dafür sind unterschiedlich, oft auch historisch.

Komponenten

Maste

Lichtmaste werden aus

  • Stahl
  • Metallguss
  • Aluminium
  • Stahlbeton
  • glasfaserverstärktem Kunststoff oder
  • Holz hergestellt.

Es sind Aufsatzmaste (für Aufsatzleuchten) sowie Peitschen- und Auslegermaste (für Ansatzleuchten) mit rundem oder z. B. achteckigem Querschnitt, in konischer (mit nach oben hin abnehmendem Durchmesser) oder in zylindrisch abgesetzter Form sowie Repliken historischer Mastformen üblich. Die Maste haben Öffnungen für Sicherungskästen (Kabelübergangskästen)
und ggf. Rundsteuerempfänger, die mit Türen verschlossen sind und die nach den Vorschriften nur mit speziellem Werkzeug (z. B. Dreikantschlüssel) zu öffnen sind.

Maste sind langlebige Bauprodukte mit einer Lebensdauererwartung von bis zu 50 Jahren. Sie unterliegen der europäischen Bauproduktenrichtlinie 89/106/EWG von 1988, die in Deutschland durch das Bauproduktengesetz (BauPG) vom 10.08.1992 in deutsches Recht übernommen wurde. Gesetze enthalten keine technischen Details. Dies ist Aufgabe mandatierter und in Europa harmonisierter, also die Gesetze konkretisierender EN-Normen, so auch die Normen des Bereichs „Straßenausrüstung“, wozu auch die Normenreihe EN 40 für Lichtmaste gehört. Danach müssen Lichtmaste gegen Beanspruchungen aufgrund mechanischer Lasten (Eigenlast, Leuchten, weitere Anbauten, wie Schilder usw.) sowie aufgrund horizontaler Windlasten und Fahrzeugaufprall widerstandsfähig sein und genormten Stabilitätsprüfungen unterzogen werden.

Die Normenreihe EN 40 ist in allen CEN-Staaten in nationale Normen überführt (in Klammern Hinweise auf den Inhalt):

  • EN 40-1/1992-02 Lichtmaste – Teil 1: Definitionen und Benennungen (Begriffe in drei Sprachen)
  • EN 40-2/2005-02 Lichtmaste – Teil 2: Allgemeine Anforderungen und Maße
  • EN 40-3-1/2002-10 Lichtmaste – Teil 3-1: Bemessung und Nachweis; Charakteristische Werte der Lasten (Eigenlast, Windlast)
  • EN 40-3-2/2002-10 Lichtmaste – Teil 3-2: Bemessung und Nachweis durch Prüfung (Vorschriften für die Typenprüfung hinsichtlich Gebrauchstüchtigkeit, kritische Querschnitte, Versuche)
  • EN 40-3-3 (2003-10) Lichtmaste – Teil 3-3: Bemessungund Nachweis; Rechnerischer Nachweis (Berechnungsgrundlagen, Rechenverfahren)
  • EN 40-4 (2006-06) Lichtmaste – Teil 4: Anforderungen an Lichtmaste aus Stahl- und Spannbeton (Inhalt analog zu Teil 5)
  • EN 40-4 Berichtigung 1 (2008-05) Lichtmaste – Teil 4: Anforderungen an Lichtmaste aus Stahl- und Spannbeton
  • EN 40-5 (2002-09) Lichtmaste – Teil 5: Anforderungen für Lichtmaste aus Stahl (Anforderungen an Werkstoff, Konstruktion, Abmessungen, Schweißnähte und -verfahren, Schutz gegen mechanische Stöße, Innenoberflächen, scharfe Kanten, Korrosionsschutz, Kennzeichnung. Der Schutz gegen Aufprall durch Kraftfahrzeuge ist nicht Gegenstand dieser Norm. Dies wird in EN 12767 geregelt).
  • EN 40-6 (2002-09) Lichtmaste – Teil 6: Anforderungen für Lichtmaste aus Aluminium (Inhalt analog zu Teil 5)
  • EN 40-7 (2003-06) Lichtmaste – Teil 7: Anforderungen an Lichtmaste aus faserverstärktem Polymerverbundstoff (Inhalt analog zu Teil 5)

Für Holzmaste existiert keine Norm.

Die eigentlichen Produktnormen sind die Teile 4 bis 7 der Normenreihe EN 40, die auch die Kriterien für die Nutzungssicherheit und deren Prüfung beschreiben. Maste, die diese Anforderungen erfüllen, können mit dem CE-Konformitätszeichen ausgestattet werden. Nur CE-gekennzeichnete Produkte dürfen in der EU in Verkehr gebracht werden. Um das CE-Kennzeichen zu erlangen, sind allerdings

  • von einer „zugelassenen Stelle“ eine Erstprüfung des Produkts sowie Produktionskontrollen, laufende Überwachung, Beurteilung und Auswertung der werkseigenen Produktionskontrollen sowie
  • eine laufende Produktionskontrolle und Prüfung von Proben durch den Hersteller erforderlich.

„Zugelassene Stellen“ sind Prüf-, Überwachungs- und Zertifizierungsstellen, die von den Mitgliedsstaaten der EU akkreditiert und bei der EU-Kommission registriert sind. Insofern ist das CE-Kennzeichen der Maste – im Gegensatz zum eigenverantwortlich angebrachten CE-Kennzeichen auf anderen Produkten (z. B. auch auf Leuchten) – ein von unabhängiger Stelle zertifiziertes
Zeichen. Ob es auch die Sicher heit und Qualität des einzelnen Produkts be schreibt, ist u.a. wegen der nicht genau genug fest gelegten Prüfbedingungen umstritten.

Maste Abmessungen

In der Norm EN 40-2 sind die wichtigsten Funktionsmaße der Maste genormt. Diese Werte sind auch als realisierbare Lichtpunkthöhen für die lichttechnische Planung der Außenbeleuchtung
wichtig. Folgende Maße sind in EN 40-2 genormt, die – mit Ausnahme der Eingrabtiefe – frei miteinander kombiniert werden können:

h die Nennhöhe von der Terrainoberkante bis zum Leuchtenanschluss-Stutzen

w die Ausladung

fi der Neigungswinkel des Leuchtenanschluss- Stutzens, üblich sind 15 Grad

e die Eingrabtiefe bei Gründung im natürlichen Erdreich



Ebenso sind die Maße für den Türausschnitt und die Kabeleinführungsöffnung genormt. Die Tür muss durch eine Schließvorrichtung gegen unbefugten Eingriff ge – sichert sein. Alle Teile des Mastes müssen oberhalb der Terrainoberkante folgende Schutzart nach EN 60529 „Schutzarten durch Gehäuse (IP-Code)“ aufweisen:

  • alle Türausschnitte, unabhängig von der Höhe, IP3X,
  • alle übrigen Teile bis zu einer Höhe von 2,5 m IP3X und
  • ab einer Höhe von 2,5 m IP2X.

Die Tür muss gegen mechanische Beanspruchungen nach der Schutzart IK08 nach EN 50102 „Schutzarten durch Gehäuse für elektrische Betriebsmittel (Aus -rüstung) gegen äußere mechanische Beanspruchungen (IK-Code)“ sicher sein (siehe auch Kapitel 3.4). IK08 bedeutet Festigkeit gegen eine Schlagenergie von 5 Nm bzw. 5 Joule.

Die Maße für den Leuchtenanschluss-Stutzen sind ebenfalls in EN 40-2 genormt.

Maste Belastungen

In der Norm EN 40-3-1 sind charakteristische Werte der mechanischen Belastung der Maste aufgrund Eigenlasten und Winddruck definiert und deren Be – rechnung festgelegt, die für die statische Sicherheit der Maste wichtig sind. Die Norm gilt für gerade und Auslegermaste bis 20 m Höhe, nicht jedoch für andere Bauformen und für zusätzlich angebrachte Verkehrsschilder
und Freileitungen sowie auch nicht für Maste aus Kunststoff, Holz und Gusseisen.

Die gesamten Lasten und Biegemomente auf die Leuchtstelle ergeben sich aus den

  • horizontalen Winddrucklasten auf den Mastschaft und die Mastausladung,
  • Winddrucklasten auf die Leuchten und den
  • Lasten aufgrund des Eigengewichts von Mast, Auslegern und Leuchten.

Der Winddruck q(z) für die Höhe z über Terrainniveau in N/m2 wird beeinflusst von

  • dem Bezugswinddruck q(10), der sich aus der über 10 min. gemittelten Windgeschwindigkeit in einer Höhe von 10 m über Grund in der Geländekategorie II (Tabelle 2.2-5) ergibt,
  • einem Beiwert fl, der von der Masthöhe abhängig ist,
  • dem Beiwert �, der das dynamische Verhalten bzw. die Dämpfung der Schwingungen des Systems Mast/Leuchte beschreibt,
  • dem Topographiebeiwert f, der nur bei größerer Geländesteigung in die Dimensionierung eingeht und
  • dem Beiwert Ce, der den Maststandort im Gelände, abhängig von der Geländekategorie und der Höhe über Grund, beschreibt. Mit der Höhe wird die Schwankung des Winddrucks über dem Boden erfasst. Je höher der Mast über Grund steht, desto höher ist dieser Beiwert.

q(z) = q(10) · fl · � · f · Ce in N/m2

EN 40-3-1 enthält Angaben für die erforderlichen Beiwerte.

Der Bezugswinddruck q(10) berechnet sich aus der Luftdichte (Regelwert ist ρ = 1,25 kg/m3), der über 10 Minuten gemittelten Referenzgeschwindigkeit Vref der Luft in 10 m Höhe über Grund in der Geländekategorie II und einem Beiwert Cs, der die Überschreitungswahrscheinlichkeit der Referenzgeschwindigkeit erfasst, für Lichtmaste wird Cs 2 = 0,92 angenommen.
Die Referenzgeschwindigkeit ist in nationalen Wind – zonenkarten gem. ENV 1991-2-4 „Eurocode 1: Grund – lagen der Tragwerksplanung und Einwirkungen auf Tragwerke – Teil 2-4: Einwirkungen auf Tragwerke – Einwirkung von Wind“ enthalten.

q(10) = 0,5 · p · Cs^2 · Vref^2 in N/m^2

Zusätzlich zur Bestimmung des Winddrucks, für die EN 40-3-1 entsprechende Formeln und Diagramme angibt, ist das strömungstechnische Verhalten der Leuchtstelle und ihrer Bestandteile eine wichtige Berechnungsgröße. Diese werden durch Beiwerte erfasst.

Die Norm definiert Formbeiwerte für kreisrunde und achteckige Querschnitte von Masten und Auslegern. Für Leuchten sind die Beiwerte entweder nach EN 40-3-1 mit dem Wert c = 1 bzw. nach EN 60598-2-3 mit dem Wert c =1,2 anzunehmen oder in Windkanalversuchen zu ermitteln.

Die Winddrucklasten F auf Leuchten ergeben sich aus

  • der auf die vertikale Ebene, rechtwinklig zur Windrichtung projizierten Fläche der Leuchte (“’Windangriffsfläche“‘ A in m2), die in den Produktangaben der Hersteller enthalten ist,
  • dem Formbeiwert c, der je nach Norm entweder c = 1 oder c = 1,2 ist oder aufgrund von Windkanalversuchen ermittelt wird und
  • dem Winddruck q(z) in der Höhe des Mittelpunktes der Leuchte über Terrainniveau, der nach der oben angegebenen Formel berechnet werden kann.

F = A · c · q(z) in N

Die Winddrucklast ist eine wesentliche Größe für die Standsicherheit und die Statik des Gesamtsystems Mast und Leuchte (Leuchtstelle).

Stahlmaste

Stahlmaste sind die am häufigsten (> 90%) verwendete Mastart. Sie werden aus Stahlblechen mit Längs schweißnaht oder aus Rohren hergestellt. Der Korrosionsschutz erfolgt durch Feuerverzinkung nach EN ISO 1461, Schichtdichte > 70 μm. Durch Umwelteinflüsse trägt sich die Zinkschicht etwa um 0,7 bis 2 μm pro Jahr ab. Die Lebensdauererwartung solcher Maste wird daher mit 35 bis 40 Jahren angegeben, für Gussmaste bis 100 Jahre. Durch zusätzliche farbige Anstriche, die in der Regel alle 8 bis 10 Jahre erneuert werden müssen, wird sowohl die Zinkschicht geschützt also auch das Design verbessert. Im Bereich von ± 20 cm zum Erdreich ist die Korrosion besonders stark. Zusätzlich angeschweißte Stahl manschetten oder Bitumenauflagen
und Schutzzäune sind Maßnahmen, die den Korrosionsprozess verlangsamen.

Aluminiummaste

Aluminiummaste werden aus Rohren oder Aluminiumguss gefertigt und ggf. nachgeschliffen. Sie sind nahezu korrosionsfrei, ausgenommen die Mastteile, die im Erdreich stehen und z.B. Nässe, Streusalz und Hunde-Urin ausgesetzt sind. Hier ist ein zusätzlicher Korrosionsschutz z.B. durch Eloxieren oder Manschetten erforderlich. Ihr geringeres Gewicht wird als Vorteil angesehen, ihre hohe Elastizität und Schwingungsanfälligkeit dagegen als Nachteil, weil dadurch Leuchten und Lampen beschädigt werden können. Ihr Preis ist meist höher als der von Stahl masten.

Betonmaste

Stahlbetonmaste sind besonders widerstandsfähig gegen Korrosion, vorausgesetzt, der innenliegende Stahlmantel ist ausreichend mit wasserundurchlässigem Beton überdeckt. Das gilt auch für die kritischen Bereiche über und im Erdreich. Man findet sie daher oft in salzhaltiger Luft an der Küste oder in aggressiven Industrieklimaten. Sie haben besonders lange Standzeiten
und sind weitestgehend gegen mechanische Beschädigungen (Vandalismus) widerstandsfest. Durch Beimischungen sind auch Farbvarianten möglich. Ihr hohes Gewicht führt zu höheren Transport- und Montagekosten.

Kunststoffmaste

Kunststoffmaste werden aus glasfaser- bzw. stahlverstärkten Polyestermassen hergestellt. Vorteil ist das geringe Gewicht und der Korrosionswiderstand ohne Zusatzmaßnahmen. Die guten Isoliereigenschaften sind der Grund, warum Kunststoffmaste vornehmlich in Bahnanlagen verwendet werden, in denen mit hohen Spannungen und Spannungsinduktionen in metallischen
Leitern gerechnet werden muss. Ihre Elastizität und die Bruchgefahr wegen geringer Steifigkeit sind hoch. Dies wird sogar als Vorteil gesehen, weil beim Aufprall eines Fahrzeuges der Mast abknickt und Fahrzeuginsassen geschützt werden.

Holzmaste

Bei entsprechender Pflege, wie Konservierung gegen Fäulnis und Schädlingsbefall – insbesondere im Erd – bereich – wird eine Standzeit von ca. 30 Jahren angenommen.
Holzmaste als Lichtmaste werden über – wiegend nur in Verbindung mit Freileitungen für die Elektrizitätsversorgung verwendet.

Weitere Leuchtenträger

Hängeleuchten werden an Überspannungsseilen (Durchmesser 8 mm bis 12 mm) montiert. Dazu sind Seilaufhängungen erforderlich. Als Material hat sich dafür glasfaserverstärktes Polyester bewährt, weil es keine elektrolytische Spannung zum leitfähigen Material des Seils (Bronze oder nichtrostender Stahl) aufbaut und sich damit keine Kontaktkorrosion bildet. Seilaufhängungen
erlau ben eine Justierung der Leuchte auch bei Seilneigung.

Wand- und Eckbefestigung: Leuchtenträger zur Befestigung von Leuchten an Wänden und Mauerecken aus verzinktem Stahlrohr oder aus Leichtmetall- Druckguss.

Mastaufsatzstück zur Montage von zwei, drei bzw. vier Leuchten auf einem geraden Mast

Kabelanschlusskästen

Kabelanschlusskästen (Kabelübergangskästen, Sicherungskästen) sind die Schnittstelle zwischen dem Erdkabel (Verteilungsnetz) und der Beleuchtungseinrichtung (Verbraucheranlage). Sie werden in der Regel im Mast eingebaut, der durch eine Tür gegen Unbefugte gesichert ist. Die Schutzklasse II und die Schutzart IP54 sind dafür der Standard. Das Kunststoffgehäuse ist mit
einer ebenfalls schlagfesten und meist transparenten Abdeckung versehen. Alle spannungsführenden Teile sind zusätzlich gem. BGV A3 abgedeckt. Auf der Eingangsseite (Anschluss des Erdkabels) befindet sich die erforderliche Anzahl von Klemmen, die auch ein Durchschleifen der Kabel von Mast zu Mast ermöglichen, z.B. für 5 Leiter mit je 10 mm2 Querschnitt.
Ferner enthalten die Kabelanschlusskästen bis zu 3 Sicherungssockel für Schmelzsicherungen (D01-System mit Schraubkappen E14) und auf der Ausgangsseite bis zu 5-polige Klemmen für Leitungen mit einem Aderquerschnitt von 2,5 mm2 für den Leuchtenanschluss, ferner Dichtungsmittel, Zugentlastungen usw.. Sonderausführungen können auch einen FI-Schalter (RCD) oder Empfänger für Steuerungssignale und Schaltrelais enthalten. Für Kabelanschlusskästen gilt in Deutschland die Norm DIN 43628 „Sicherungskästen für Leitungsschutzschalter“. Danach wird in folgende Bauformen unterschieden:

  • SK für den Einbau in Lichtmaste nach EN 40, ohne Rundsteuerempfänger
  • SKR für den Einbau in Lichtmaste nach EN 40, mit Rundsteuerempfänger
  • SKF für die Anwendung im Freien.


Kabel und Leitungen

Es wird unterschieden in Kabel, Leitungen und Freileitungen. Kabel haben immer eine zusätzliche Ummantelung aus Kunststoff, Gummi oder Metall, eine Nennspannung von Uo/U = 0,6/1 kV und dürfen im Erdreich verlegt werden. Leitungen sind für eine Nennspannung von Uo/U = 230/400 V ausgelegt und dürfen aufgrund ihres Aufbaus im Allgemeinen nicht im Erdreich und
auch nicht im Freien (wegen der UV-Belastung durch Sonneneinstrahlung) verlegt werden. Freileitungen sind alle Einrichtungen (Maste, Kabel, Isolatoren usw.) zur oberirdischen Fortleitung elektrischer Energie.

In Beleuchtungsanlagen werden vorzugsweise folgende kunststoffummantelte (im Erdreich verlegbare) Kabel verwendet:

  • mehradrige Kupferleiter, einzeln mit PVC-Isolierung, verseilt, mit Füllmasse umspritzt, mit gemeinsamer PVC-Ummantelung versehen.
  • mehradrige Kupferleiter, einzeln mit PVC-Isolierung, verseilt, mit Füllmasse umspritzt, mit darüber aufgebrachten konzentrischen Leitern (Abschirmung), mit gemeinsamer PVC-Ummantelung versehen.

Kabel werden in einer Tiefe von mindestens 0,6 m (unter Verkehrswegen 0,8 m) im Erdreich und aus Kosten grün – den in einem Arbeitsprozess mit anderen Versorgungsleitungen
in Gräben verlegt und zur späteren Wieder – erkennung und als Schutz vor Beschädigungen mit einem auffällig farbigen Trassenwarnband abgedeckt. Für die Verbindung zwischen dem Kabelanschlusskasten und der Leuchte werden Leitungen des Typs NYM (mehradrige, einzeln isolierte Kupferadern mit ge meinsamer Kunststoffummantelung) verwendet, die im Mast verlegt und vor Sonneneinstrahlung geschützt sind.

Schaltschränke

Schaltschränke sind in der öffentlichen Beleuchtung nur bei gesonderten Beleuchtungsnetzen erforderlich und befinden sich bereichsweise im Straßenraum des jeweiligen Beleuchtungsversorgungsbereiches. Ihre Aufstellung und äußere Form und Gestaltung müssen daher mit dem Stadtplanungsamt abgestimmt werden. Sie sind die Übergabestelle für die Elektroenergie vom Netzversorger (örtliches Stromversorgungsunternehmen) und enthalten

  • Zähler,
  • Schütze zum Schalten,
  • Dämmerungsschalter,
  • Tonfrequenzrundsteuerempfänger und Schaltrelais für die Steuerung,
  • Sicherungen zum Schutz des Schrankes, der Kabel und der Steuerungseinrichtung.

Auch bei geöffneter Tür des Schaltschrankes, die nur mit besonderen Schlüsseln zu öffnen ist, müssen alle spannungsführenden Teile berührungssicher nach BGV A 3 abgedeckt sein. Ein innen
liegender Schaltplan erleichtert die Zuordnung der Sicherungen, Schaltorgane usw. zu den Leuchtstellen. Für die nichtöffentliche Außenbeleuchtung sind die erforderlichen Komponenten in entsprechenden Verteilungen innerhalb oder außerhalb von Gebäuden untergebracht.

Betrieb

Tageslichtabhängiges Schalten

Wichtigstes Kriterium für den Schaltzeitpunkt der öffentlichen Beleuchtung ist die horizontale Beleuchtungsstärke des Tageslichtes an dem Ort, an dem die künstliche Beleuchtung wirksam sein soll. Verkehrs – sicherheit und Betriebskosten werden durch die Schaltzeitpunkte bestimmt, die vom Träger der Verkehrssicherungspflicht verantwortlich festgelegt werden.

Folgende Kriterien nehmen Einfluss auf die örtliche Beleuchtungsstärke des Tageslichtes und damit auf den Einstellwert des Dämmerungsschalters und des Schaltzeitpunktes:


  • Niveau des Tageslichts, das im Allgemeinen ohne bauliche Abschattungen als halbräumliche Beleuchtungsstärke des Himmels ohne Sonnen einstrahlung (d.h. in der Dämmerung nach Sonnenuntergang) an einer oder mehreren zentralen Stellen gemessen wird.
  • Der Verbauungshöhenwinkel, der die Abschattung des Tageslichtes durch Gebäude der betreffenden Straße berücksichtigt.
  • Die geographische Lage des Ortes, die den zeitlichen Verlauf der Dämmerungsbeleuchtungsstärke bestimmt. Der Breitengrad (Nord-Süd- Verschiebung) ergibt im Norden eine längere Hellzeit im Sommer und eine kürzere Hellzeit im Winter als vergleichbar im Süden. Die Zeitverschiebung aufgrund des Längengrades (Ost-West-Verschiebung) bewirkt eine Zeitänderung von 4 Minuten je Längengrad.
  • Die Jahreszeit und der Bewölkungsgrad.
  • Lichttechnische Anforderungen an die Straßenbeleuchtung: Bei einem Beleuchtungsniveau einer Schnellstraße, z. B. von 2 cd/m2 (Beleuchtungsklasse ME1), muss die künstliche Beleuchtung bei höherer Beleuchtungsstärke des Tageslichtes eingeschaltet werden als z. B. bei einer Anliegerstraße mit einer mittleren Beleuchtungsstärke der künstlichen Beleuchtung von 5 lx (Beleuchtungsklasse S4). Das gilt insbesondere für Fußgängerüberwege mit dem erhöhten Niveau der künstlichen Beleuchtung von Ev = 30 lx.
  • Je geringer der Leuchtdichtekoeffizient qo des Fahrbahnbelages ist und je größer die Abschattung durch Bebauung ist, desto höher muss die Beleuchtungsstärke des Tageslichtes sein und die künstliche Beleuchtung entsprechend früher eingeschaltet werden. Den Ein fluss der Bebauung und des Leuchtdichtekoeffizienten qo auf den Grenzwert der horizontalen Einschalt-Beleuchtungsstärke des Tageslichtes zeigt das Bild.
  • Dämmerungsschalter reagieren auf die Beleuchtungsstärke, so dass bei Bewertung der Straßenbeleuchtung nach dem Kriterium Leuchtdichte der Zusammenhang zwischen diesen beiden Bewertungsgrößen hergestellt werden muss. Dies erfolgt durch Berücksichtigung des Reflexionsverhaltens des Fahrbahnbelages, das je nach Fahrbahnbelag C1 oder C2 bzw. R1 bis R4 unterschiedlich ist.
  • Anlaufzeit des Lampenlichtstroms nach dem Einschalten.
  • Eigenzeiten der Signalübertragung z.B. durch Tonfrequenz- oder Funk-Rundsteuerung.

Ferner sind auch Witterungsbedingungen, die Verkehrsbelastung und weitere Kriterien für die Bestimmung des Schaltzeitpunktes maßgebend.

Grundsätzlich kann tageslichtabhängiges Schalten erfolgen aufgrund

  • Messung der horizontalen Beleuchtungsstärke mit Lichtfühlern LF (Photometern), einem Soll-Ist-Vergleich mit einem einstellbaren Grenzwert für das Tageslicht und entsprechendes Schalten der Beleuchtungsanlage mittels Dämmerungsschalter oder
  • eines Schaltkalenders (bzw. einer astronomischen Schaltuhr), der die geografischen Standardwerte und den Sonnenstand des betreffenden Ortes und damit ebenfalls das Tageslicht berücksichtigt, jedoch nicht spezielle Bedingungen, wie z. B. das momentane Wetter.

Die Erfahrung, die in der früheren deutschen Norm DIN 5044 „Ortsfeste Verkehrsbeleuchtung“ wiedergegeben war, besagt, dass das Tageslicht bei bedecktem Himmel auf einer Straße mit beidseitiger Verbauung noch eine Leuchtdichte von 2 cd/m2 erzeugt, wenn die im Freien gemessene Beleuchtungsstärke etwa 70 lx beträgt. Dieser Wert berücksichtigt nicht die Anlaufzeit
der Lampen und eventuelle Verzögerungen durch das Schalten der Anlage. Diese erfordern ein früheres Auslösen des Schaltvorganges und damit höhere Beleuchtungsstärkewerte des Tageslichtes.



In der österreichischen Norm ÖNORM O 1051:2007 „Straßenbeleuchtung – Beleuchtung von Konfliktzonen“ werden die Dunkelstunden, in denen die genormten Anforderungen an die künstliche Beleuchtung zu erfüllen sind, aufgrund der Messung des Tageslichtes definiert. Danach sind Dunkelstunden die Zeiten, in denen in einem unbebauten, zum Himmel gerichteten Winkel
von ± 60° zur Senkrechten die horizontale Beleuchtungsstärke des Tageslichtes in 0,2 m über dem Boden

100 lx beträgt, d.h. die Bebauungswinkel fi gem. Bild dürfen nicht größer als 30° sein. Werden die Messwerte zur Steuerung der Schaltzeitpunkte verwendet, muss die Verschmutzung der Lichtempfänger beachtet werden.

Das Bild zeigt das Schaltungsprinzip der Beleuchtung von zwei Schaltgruppen durch einen Dämmerungsschalter mit separat angeordnetem Lichtfühler LF. Der Lichtfühler sollte so angeordnet sein, dass die horizontale Beleuchtungsstärke des Tageslichtes ohne Abschattung (z.B. durch Gebäude, Bepflanzungen usw.) und ohne Fremdlicht (z.B. durch Straßenbeleuchtung oder Scheinwerfer) gemessen wird und grobe Verschmutzungen und Abdeckung (z.B. durch Schnee, Vögel, Laub usw.) vermieden werden. Eine Zeitverzögerung (üblich sind 60 Sekunden) des Schaltvorganges unterdrückt kurzzeitige Helligkeitsänderungen. Jeder Schaltgruppe ist ein eigener Ansprechwert zugeordnet, was z.B. aufgrund unterschiedlicher Verbauung notwendig
sein kann.

Die Tabelle enthält für übliche Fahrbahnleuchtdichten die erforderlichen horizontalen Beleuchtungsstärken des Tageslichtes als Ansprechwerte für den Dämmerungsschalter am Abend und am Morgen und die sich daraus ergebenden Jahresbrennstunden für verschiedene typische Lampenarten der Außenbeleuchtung. Parameter der Werte sind

  • beidseitige Verbauung, Verbauungshöhenwinkel fi = 35°,
  • mittlere Fahrbahnleuchtdichten 0,5 cd/m2 bis 2 cd/m2 (bei davon abweichenden Werten sind die Tabellenwerte linear zu interpolieren),
  • lampenspezifische Anlaufzeiten gem. Tabelle,
  • Fahrbahnbelag C2 mit einem Leuchtdichtekoeffizienten qo = 0,07 cd/m2 je lx,
  • geografische Breite 51° (z.B. Stadt Köln),
  • Verzögerungszeit zwischen Ansprechen des Dämmerungsschalters und Einschalten der Lampen 30 s.

Das Bild zeigt den grundsätzlichen Verlauf der horizontalen Beleuchtungsstärke des Tageslichtes während der Dämmerung in Abhängigkeit vom Sonnenhöhenwinkel ¥, d. h. vom Stand der Sonne unter dem Horizont. Für das Schalten der Außenbeleuchtung hat der Bereich zwischen ¥ = -0,833° (dem scheinbaren Untergang des oberen Sonnenrandes unter den Horizont) und ¥ = – 4° praktische Bedeutung. Aufgrund der Lichtstreuung in der Atmosphäre, der Einflüsse von Wolken und Dunst und deren lichtschwächender Wirkung, schwanken die Werte in einem großen Bereich
z. B. bei ¥ = -3° zwischen 6 lx und 90 lx, Mittelwert 35 lx. In vielen Fällen ist ein Schalten der Beleuchtung z. B. für Wege, Anstrahlungen oder auf Privatgrundstücken nach Schaltzeitpunktkalendern ausreichend. Schaltzeitpunktkalender werden aufgrund der Beleuchtungsstärke bei Beginn der Dämmerung, die vom Höhenstand der Sonne ¥ abhängig ist, sowie aufgrund der Jahreszeit und der geografischen Breite des Ortes berechnet. Wegen der großen Streuung der Beleuchtungsstärke bei Dämmerung sind diese Diagramme nicht besonders genau, weswegen sie in der öffent li – chen Straßenbeleuchtung an Bedeutung verloren haben. Bild 2.3-8 zeigt einen solchen Schaltzeitpunktkalender zur Ermittlung der Ein- und Ausschaltzeitpunkte der
künstlichen Beleuchtung. Parameter darin sind

  • die Jahreszeit vom 1.1. bis 31.12.,
  • die unterschiedliche geografische Breite ƒ,
  • die mitteleuropäische Zeit MEZ,
  • die Morgen- und Abenddämmerung bei einer konstanten geografischen östlichen Länge ∂ = 7° (z.B. Essen, Köln, Saarbrücken) sowie
  • unterschiedliche Sonnenhöhenwinkel ¥ bei Eintritt der Dämmerung. Wie das Bild zeigt, hat dieser einen großen Einfluss auf die horizontale Beleuchtungsstärke des Tageslichtes. Jedoch schwankt diese in einem großen Bereich. Wie schnell sich der Sonnenhöhenstand ändert, ist von der geografischen Lage abhängig.

 

Die Schaltung der Beleuchtung kann auch durch spezielle Zeitschaltuhren erfolgen, die aufgrund eines astronomischen Schaltkalenders programmiert sind (astronomische Schaltuhren).




Oft ist die Kenntnis der vertikalen Beleuchtungsstärke unter bedecktem Himmel wichtig, z. B. für die Einschaltzeit der Beleuchtung von Fußgängerüberwegen. Der Zusammenhang zwischen der horizontalen Beleuchtungsstärke Eh und der vertikalen Beleuchtungsstärke Ev unter dem bedeckten Himmel leitet sich aus dessen Leuchtdichteverteilung ab, die in der CIE-Publikation 16 (1970) „Daylight – International Recommendations for the Calculation of Natural Daylight“ definiert ist. Danach ist die Leuchtdichtevertei – lung des bedeckten Himmels rotationssymmetrisch
und weist im Zenit eine dreimal höhere Leuchtdichte auf als am Horizont. Die Absolutwerte der Himmels – leuchtdichte sind vor allem von der geografischen Lage des Ortes und der Tageszeit (Sonnenhöhe) ab hängig – trotz bedeckten Himmels. Das Verhältnis von Ev/Eh ist dagegen unabhängig von der Ortslage, der Tageszeit und Orientierung und ergibt sich aus den in CIE 16
enthaltenen mathematischen Formeln zu Ev/Eh = 0,4. Kann man auch den Anteil des von der horizontalen Fläche reflektierten Lichtes, deren Reflexionsgrad mit 0,2 standardisiert ist, berücksichtigen, ergibt sich ein Verhältnis von Ev/Eh = 0,5. Bei Straßen mit qo = 0,07 cd/(m2 · lx) entfällt jedoch dieser Anteil.

In erster Näherung lässt sich daraus die horizontale Tageslicht-Beleuchtungsstärke (Ansprechwert des Dämmerungsschalters) z. B. für die künstliche Be – leuchtung von Fußgängerüberwegen (FGÜ) ermitteln. Soll auf der Mittellinie des FGÜ die vertikale Beleuchtungsstärke von Ev = 30 lx zu jeder Zeit vorhanden sein, muss die künstliche Beleuchtung mindestens bei einer Tageslicht-Beleuchtungsstärke von Ēh = 75 lx ein – geschaltet werden. Bei diesem für die völlig unbebaute Umgebung und für den bedeckten Himmel geltenden Wert müssen die abschattende Wirkung der Bebauung und die Anlaufzeit der künstlichen Beleuchtung noch berücksichtigt werden, die jeweils eine Erhöhung des Ansprechwertes z. B. des Dämmerungsschalters ergeben.

Analog zu diesem Beispiel können auch die Ansprechwerte für Dämmerungsschalter für Anstrahlungen vertikaler Flächen usw. ermittelt werden, wobei meist jedoch ein Reflexionsanteil horizontaler Flächen entfällt und Ev/Eh = 0,4 gilt.

Steuerung

Die Schaltung bzw. Steuerung der öffentlichen Beleuchtung z. B. von Straßen, Plätzen und Anstrahlungen kann wie folgt erfolgen:

  • einzeln, wobei jeder Leuchtstelle ein Dämmerungsschalter zugeordnet wird,
  • dezentral, wobei im Schaltschrank des Beleuch tungsbereichs die Schaltgeräte der Dämmerungsschalter oder Schalt uhren platziert sind,
  • zentral für das gesamte Beleuchtungsnetz, wobei die tageslicht- bzw. zeitabhängigen Stellgrößen als Schaltsignale entweder über Fernmeldekabel, über das Versorgungsnetz mittels Tonfrequenzrundsteuerung oder Hochfrequenzsignale (Power Line Communication) bzw. per Funk zu den Schaltorganen in den Schaltschränken der Beleuchtungsbereiche übertragen werden.

In der öffentlichen Beleuchtung ist die Art der Über -tragung der Schaltsignale (Ein-, Aus- bzw. Umschalt – befehle z.B. für die Halbnachtschaltung, das Dimmen einzelner Beleuchtungsgruppen usw.) von der Schaltzentrale zu den Schaltschränken der Beleuchtungs – bereiche bzw. zu einzelnen Leuchtstellen von großer Wichtigkeit für die Genauigkeit des Schaltvorganges, die Brenndauer und die Betriebskosten. Moderne Straßenbeleuchtungs- Managementsysteme kommunizieren zwischen Schaltzentrale und Leuchtstelle und tauschen Daten in beide Richtungen (bidirektional) aus.

Tonfrequenz-Rundsteueranlagen (TRA) übertragen Steuerimpulse im Frequenzbereich von 167 Hz bis (früher) 2000 Hz, die mit einer Amplitude von 1% bis 8% der Netzspannung überlagert und über das Niederspannungsverteilungsnetz fortgeleitet werden. Die Netzbetreiber empfehlen für große Netze Frequenzen unter 250 Hz. Dabei ist z.B. auch Parallelkompensation
von Leuchten mit Entladungslampen störungsfrei möglich. Tonfrequenz-Rundsteueranlagen bestehen aus der Sendeanlage, die das gesamte Versorgungsnetz erfasst, und Empfangsrelais (Rundsteueremp – fänger), die entweder im Schaltschrank der Beleuchtungsgruppe oder in jeder Leuchtstelle angeordnet sind und Leuchtengruppen oder Einzelleuchten schalten. TRA sind für die Straßenbeleuchtung sinnvolle Übertragungssysteme, wenn der Netzbetreiber bereits z. B. für Tarif- und Geräteumschaltungen die dazu erforderlichen Sendeeinrichtungen zur Verfügung stellt
und nur die Kosten für die Signalgeber der Straßenbeleuchtung und ggf. die Systemnutzungskosten anfallen. Vom Start der Sendeanlage bis zum Schalten des Rundsteuerempfängers können je nach dessen Technologie bis zu 3 Minuten vergehen, was auch den Schaltzeitpunkt beeinflusst.

Funkrundsteuerung (FRS): Anstelle des Niederspannungsverteilungsnetzes wird zur Signalübertragung ein Langwellenfunkkanal verwendet. Gegenwärtig erfolgt die Funkrundsteuerung über drei Langwellensender, und zwar in Mainflingen bei Frankfurt/Main (Sendfrequenz 129,1 kHz), in Burg bei Magdeburg (139 kHz) und in Lakihegy in Ungarn (135,6 kHz). Die beiden deutschen Sender werden im Auftrag der Europäischen Funk-Rundsteuer GmbH (EFR) von der Media Broadcasting GmbH betrieben. Studien zeigen, dass FRS billiger und zuverlässiger funktionieren als TRA. Die Funkempfänger haben eigene programmierte Schaltuhren, so dass im Gegensatz zur TRA nicht jeder Schaltbefehl übertragen wird sondern lediglich Im pulse zur Zeitsynchronisation, zum Umprogrammieren von Schaltzeitpunkten und z. B. für Befehle zur helligkeitsabhängigen Steuerung der Straßenbeleuchtung.

Lichtmanagementsystem Was in der Innenraumbeleuchtung schon Stand der Technik ist – nämlich die tageslichtabhängige und anwesenheits- bzw. bedarfsorientierte Regelung der künstlichen Beleuchtung mit dimmbaren elektronischen Vorschaltgeräten und Detektierung diverser Betriebszustände – ist in der Außenbeleuchtung aufgrund moderner Technologie ebenso möglich. In der Innenraumbeleuchtung können – bezogen auf die effektivsten Beleuchtungssysteme – mit solchen Management – systemen nochmals bis zu 50% Energie eingespart
werden. Auch in der Außenbeleuchtung ergibt sich mit entsprechend geeigneten Systemen ein zusätzliches Einsparpotential von bis zu 40%.

Managementsysteme für die Außenbeleuchtung basieren auf bidirektionalem (in beide Richtungen verlaufendem) Informationsaustausch zwischen der Schaltzentrale und der Leuchtengruppe, jeder einzelnen Leuchte bzw. dem elektronischen Vorschaltgerät der Lampe. Diese Informationen werden als digitale Protokolle entweder drahtlos (also per Funk), über Telefonleitungen
oder über das Internet an einen Server und von dort über die Stromversorgungskabel an die Leuchten übertragen. Powerline Communication PLC ist eine solche Informationsübertragung, bei der auf die Netzspannung eine Signal-Spannung mit einer Frequenz nach EN 50065-1 „Signalübertragung auf elektrischen Niederspannungsnetzen im Frequenzbereich von 3 kHz
bis 148,5 kHz“ aufmoduliert wird.

Anstelle der Powerline-Übertragung können die Signale auch per Funk an die Leuchtengruppen oder einzelnen Leuchten übertragen werden. In Großbritannien ist diese Art der Daten über tragung bereits zu einem hohen Prozentsatz realisiert.

Das Bild zeigt das Schema eines Lichtmanagementsystems für die Straßenbeleuchtung: Die Schaltzentrale erhält über externe Sensoren Informationen über die Verkehrsdichte, die Beleuchtungsstärke des Tageslichtes und der künstlichen Beleuchtung sowie über Wetterbedingungen und weitere Einflussgrößen. Hier sind auch die Programme und Grenzwerte für die zeitund
tageslichtabhängigen Schaltbefehle, für das Einund Ausschalten der Gesamtanlage oder Teilen davon und für das Halbnachtniveau und den Dimm zustand der Lampen hinterlegt. Die Schaltprogramme werden automatisch aufgrund Sommer- bzw. Winterzeit korrigiert und können z. B. folgende Einflussgrößen berücksichtigen:

  • die exakten geografischen Daten (elektronisch simulierte astronomische Schaltuhr),
  • die (gemessene) Verkehrsdichte,
  • das momentane Tageslichtniveau,
  • das gemessene Beleuchtungsstärke- bzw. Leuchtdichteniveau, wodurch Überbeleuchtungen aufgrund des höheren Neuwertes der Anlage zugunsten von Unterbeleuchten bei Alterung von Lampen und Leuchten vermieden und Energie eingespart werden kann (Konstant-Lichtregelung),
  • Wetterdaten, wie Regen, Nebel, Schnee,
  • spezielle Schaltzeiten – differenziert nach Uhrzeit, Wochen- und Feiertagen, Ferienzeiten und weiteren Kalenderdaten,
  • Zeiten von besonderen Events, wie z. B. Sportereignissen, die sowohl die Straßenbeleuchtung als auch Anstrahlungen und weitere dekorative Beleuchtungen betreffen,
  • besondere Gefahren (Brände, Verkehrsunfälle usw.).

Die Schaltzentrale sendet diese Schaltbefehle z. B. via GPRS an die Server (Controller), die sich in einem Verteilerschrank (Schaltkasten) nahe des betreffenden Abschnitts der Straßenbeleuchtung befinden. Der allgemeine, paketorientierte Funkdienst GPRS (General Pocket Radio Service), der auch zur Informations – übertragung von modernen Mobiltelefonen genutzt wird, ist nur dann aktiv, wenn auch Daten übertragen werden.

Im Server ist neben den Schaltrelais auch die Software installiert, und zwar z. B. für

  • die bidirektionale Kommunikation mit der Zentrale und der Beleuchtungsanlage,
  • den astronomischen Kalender (Schaltuhr) zum EIN-/AUS-Schalten,
  • den Zeitplan, der Schalt- bzw. Dimmbefehle an die Leuchten sendet,
  • den Empfang von Verkehrsmeldungen und Informationen von Wetterstationen, die als Schalt- bzw. Dimmbefehle an die Leuchten weitergegeben werden,
  • den Alarm bei Störungen,
  • die Messung der elektrischen Daten der Beleuchtung,
  • die Datenspeicherung und -auswertung sowie
  • die Schnittstelle, mit der der Controller aus der Ferne oder vor Ort mit einem PC konfiguriert werden kann.

Vom Server (Controller) werden die Schalt- bzw. Dimmbefehle entweder als digitale Signale über die Leitungen der Stromversorgung (Power Line) oder über Funk an einzelne Leuchtstellen oder eine oder mehrere Leuchtstellengruppen übertragen. In den Leuchten bzw. in den elektronischen Vorschaltgeräten der Lampen oder im Kabelanschlusskasten befindet sich eine Schnittstelle (Interface), die diese Befehle, z. B. Ein/Aus oder Dimmzustand der Lampen, ausführt.

Die Leuchtstellen melden diverse Informationen auf gleichem Wege an die Schaltzentrale zurück, z. B. über

  • den Schaltzustand der Leuchtstelle,
  • den Betriebszustand (z. B. Defekt) von Lampen, Leuchten und Mast,
  • die elektrischen Daten der Lampen, wie Strom, Spannung, Systemleistung, Leistungsfaktor, aus denen auch der Zeitpunkt des wahrscheinlichen Ausfalls der Lampe ermittelt werden kann,
  • Einschaltdauer und Verbrauch in kWh,
  • physikalische Daten wie z. B. Temperatur,
  • Fehlfunktionen.

Die rückgemeldeten Daten ermöglichen

  • ein Erfassungs- und Auswerteprotokoll, mit dem das System optimiert und die Schaltparameter den realen Bedingungen angepasst werden können,
  • eine Energieabrechnung in Echtzeit durch exakte Messung der Brennstunden und der elektrischen Leistung,
  • einen im Voraus bestimmbaren Wartungsplan (Lampenersatz, Inspektionsdienst), weil z. B. der voraussichtliche Lampenausfall signalisiert wird. Dadurch werden Wartungskosten gegenüber Routinefahrten oder Einzelauswechslungen von Lampen verringert und eine höhere Beleuchtungssicherheit erreicht.
  • ein örtliches Kataster (z. B. als CAD-Stadtplan) über Position, Energiedaten und Betriebszustand der Leuchtstellen.

Trotz der Einsparungen, die mit bis zu 40 % für die Energie und mit bis zu 30 % für die Betriebskosten der Straßenbeleuchtung angegeben werden, sind solche komplexen Managementsysteme ausschließlich für die Straßenbeleuchtung aufwändig. Werden jedoch auch andere Anwendungsgebiete in das Energiemanagement mit einbezogen und energie- und bedarfsoptimiert
gesteuert, sind solche Systeme wirtschaftlich und erschließen zusätzliche Potenziale an Energie – einsparung und Kosten. Dies gilt z. B. für

  • kommunale Liegenschaften, wie Verwaltungsgebäude und Schulen mit ihren Heizungs-, Beleuchtungsund sonstigen Energieanlagen,
  • Verkehrsleit- und Kontrolleinrichtungen (z. B. Ampelanlagen, Zugangsberechtigungen),
  • Lärm- und Umweltüberwachungsanlagen,
  • Personen- und weitere Sicherheitskontrollen,
  • Messung und Erfassung der Lieferung von Elektroenergie, Wärme, Wasser und Gas an kommunale und private Verbraucher. Sowohl in Fachkreisen als auch auf der politischen Ebene der EU wird darüber nachgedacht, dem Endverbraucher mit intelligenten Stromzählern (smart metering) eine Übersicht über seinen Energiebedarf zu ermöglichen und durch last- und tageszeitabhängige Tarife einen Anreiz zum Energiesparen zu geben. Danach soll bis 2015 ein Viertel der alten Stromzähler ersetzt werden. Stadtwerke und Versorgungsunternehmen könnten dazu das in der Kommune installierte Energiemanagement – system mit bidirektionaler Kommunikation (Datenaustausch) auch für die Straßenbeleuchtung nutzen.

Bedient sich die bidirektionale Kommunikation zwischen Zentrale und Verbraucher einer Datenstruktur (Bussystem, z. B. LON – Local Operating Network), die offen und flexibel gegenüber verschiedenen Herstellern von Systemkomponenten ist, sind sowohl spätere Erweiterungen als auch der unerlässliche Wettbewerb, der die Innovations- und Preisentwicklung beeinflusst, möglich. Es muss davon ausgegangen werden, dass durch Einsatz neuer bidirektionaler Übertragungstechnologien, wie SMS (Nachricht über Mobilfunknetz) oder PLC (Powerline) nicht nur der Aufwand zur Herstellung von Datenverbindungen zwischen der Zentrale und den Beleuchtungsanlagen sowie weiterer kommunaler Energiebedarfsträger beträchtlich verringert wird,
sondern vor allem zusätzliche Energie- und Kosten – einsparungspotenziale für Steuerung, Wartung und Instandsetzung genutzt werden können.

Instandhaltung

Von den Gesamtkosten der Straßenbeleuchtung entfallen in vielen, vor allem kleineren Anlagen 60% bis 70% auf die Instandhaltung und Wartung und 30% bis 40% auf die Energiekosten. In Großanlagen wurde der Anteil für Wartung und Instandsetzung durch diverse Rationalisierungsmaßnahmen bis 50% und mehr reduziert. Aus der Sicht des Betreibers ist der Kostenanteil
Instandhaltung von entscheidender Bedeutung. Instandhaltung umfasst

  • Inspektion, das sind Maßnahmen zur Feststellung des Istzustandes,
  • Wartung, das sind Maßnahmen zur Bewahrung des Sollzustandes und
  • Instandsetzung, das sind Maßnahmen zur Wiederherstellung des Sollzustandes.

Instandsetzungen sind erforderlich

  • bei Schäden durch Verkehrsteilnehmer oder durch Vandalismus, die im Extremfall auch eine teilweise oder gänzliche Erneuerung der Leuchtstellen erfordern kann, und
  • bei Störungen der Funktion der Beleuchtungsanlage infolge Komponentenausfalls.

Instandsetzungsarbeiten gehen Inspektionen der Leuchtstelle durch Sichtprüfung bis zu acht Mal pro Jahr voraus. Sie erstrecken sich auf Kontrollen, Prüfungen und Wartungsarbeiten in Abständen von 2 bis 4 Jahren und werden aus Kostengründen meist in gleichen Arbeitsprozessen durchgeführt. Kostengründe und neue Lampen- und Leuchtentechnologien erlaubten
es, das Zeitintervall dafür schrittweise auf 4 Jahre (das in der berufsgenossenschaftlichen Regel BGV A 3 „Elektrische Anlagen und Betriebsmittel“ zwingend vorgeschriebene Prüfintervall) zu verlängern.

Instandhaltungsarbeiten umfassen allgemeine Arbeiten aufgrund Verschmutzung, Alterung, Korrosion und Beschädigung sowie speziell Arbeiten im lichttechnischen, elektrotechnischen, bautechnischen und mechanischen Bereich.

Instandhaltung Lichttechnik

Instandhaltungsarbeiten im lichttechnischen Bereich sind ausgerichtet auf die Einhaltung der lichttechnischen Gütemerkmale der Beleuchtung, die als Wartungswerte zu keiner Zeit unterschritten werden dürfen. Dazu gehört die Prüfung der Beleuchtungsstärken, z. B. bei Arbeitsstätten im Freien, hinsichtlich der Einhaltung der Mindestwerte, die aufgrund des Arbeits- und Gesundheitsschutzes seitens des Arbeitgebers zu garantieren sind. Bei Sportstätten, insbesondere für internationale Wettbewerbe, sind die Mindestwerte der Beleuchtungsqualität nach den
Anforderungen der internationalen Sportverbände zu garantieren. Für die öffentliche Beleuchtung ist fest zustellen, ob die Mindestwerte nach EN 13201 nicht unterschritten werden. Erforderlichenfalls sind die lichttechnisch wirksamen Komponenten der Leuchte (Reflektoren, Leuchtenabdeckungen) und die Lampen zu reinigen und ggf. zu erneuern.

Der Lampenwechsel kann aufgrund neuerer Technologie und langer Lebensdauer der Lampen (bis 16000 Stunden, auch als 4-Jahreslampen bezeichnet) auf 4 Jahre ausgedehnt werden. Lampenfrühausfälle werden entweder bei den turnusmäßigen Kontrollen oder sofort behoben. Entschieden wird das nach dem Aufwand (z. B. betreffend Personal, Lichtpunkthöhe,
erforderlicher Ausstattung des Wartungsfahrzeugs, Verkehrssituation) bzw. nach dem Einfluss des Lampenausfalls auf das Verkehrssicherheitsrisiko (Tarn – zonen). Üblich ist es, die Lampen eines Beleuchtungsabschnittsals Gruppe auszuwechseln.

Geprüft werden außerdem

  • Änderungen des Fahrbahnbelages, die Auswirkungen auf die Leuchtdichte und deren örtliche Verteilung(Gleichmäßigkeit) hat.
  • Abschattungen durch Bepflanzungen und Bebauung sowie
  • Abschattungen und Irreführungen z.B. durch Werbeanlagen.

Instandhaltung Elektrotechnik

Instandhaltungsarbeiten im elektrotechnischen Bereich beinhalten insbesondere u. a.

  • die Funktionskontrolle der gesamten Beleuchtungsanlage,
  • sicherheitstechnische Prüfungen nach den allgemein anerkannten Regeln der Technik und insbesondere nach BGV A3 durch eine Elektrofachkraft nach vorgeschriebenen Zeitvorgaben,
  • Prüfung und ggf. Austausch defekter Lampen und Leuchtenteile. Bei Umrüstung von Leuchten durch Eingriff in die „innere Verdrahtung“ verliert das Produkt die Voraussetzungen für die Approbationszeichen (VDE- bzw. ENEC-Zeichen), und die Haftung nach dem „Geräte- und Produktsicherheitsgesetz“ geht vom Hersteller auf den Umrüster über. Bei werkzeuglosem Austausch von Elektrokomponenten, die vom Leuchtenhersteller angeboten werden, wie z.B. komplette Elektroblocks und Sanierungsumrüstsätze für Außenleuchten, gelten diese Einschränkungen nicht und die Approbationszeichen bleiben erhalten.
  • die Kontrolle und ggf. Instandsetzung von Schalt-, Steuer- und Schutzeinrichtungen sowie von Kabeln, Leitungen und Zubehör.

Für den Betrieb elektrischer Anlagen, insbesondere im gewerblichen und Energieversorgungsbereich, wird nach DIN VDE 0105-100 „Betrieb von elektrischen Anlagen, Teil 100: Allgemeine Festlegungen“ eine regelmäßige Wiederholungsprüfung durch Fachkräfte bzw. unterwiesenes Personal gefordert. Ziel der Wiederholungsprüfungen ist es, sicherzustellen, dass die Anlage
noch in Übereinstimmung mit den zum Zeitpunkt des Errichtens gültigen Errichtungsvorschriften ist. Zur Wiederholungsprüfung zählen die Überprüfung von Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen und die Messung des Schutzleiterübergangs- und Isolationswiderstandes sowie unter bestimmten Umständen das Messen des Ableitstromes und eine Funktionsprüfung. Für stationäre Anlagen, also auch Beleuchtungs anlagen, wird eine Überprüfung der ortsfesten Be triebsmittel durch eine Elektrofachkraft alle vier Jahre gefordert. Notwendig ist auch die Überprüfung von Kriech- und
Luftstrecken, des Schutzes gegen indirektes Berühren und gegen Eindringen von Staub oder Feuchte.

Die Schutzleiterprüfungen entfallen bei Anlagen (Leuchtstellen) in der Schutzklasse II.

In der Praxis wird für die Messung des Isolationswiderstandes des Neutralleiters N gegen den Schutzleiter PE die Neutralleiter-Trennklemme unterbrochen. Vor anschließender Inbetriebnahme muss diese wieder geschlossen werden. Wird dies unterlassen und liegt eine unterschiedliche Belastung der Außenleiter vor, können erhöhte Betriebsspannungen bis 400 V an den Verbrauchern auftreten. Diese kann elektrische Betriebsmittel wie elektronische Vorschaltgeräte beschädigen. Warum? Bei angeschlossenem Neutralleiter N oder bei etwa gleicher Belastung der Außen –
leiter liegt der Sternpunkt im Spannungs-Vektordiagramm etwa in der Mitte und die Spannung an den Verbrauchern beträgt 230 V (Bild 2.3-11). Wird N unterbrochen und treten unterschiedliche Belastungen der Außenleiter auf, verschiebt sich der Sternpunkt und die Spannung an den Verbrauchern mit größerer Last kann Werte bis zu 400 V annehmen.

Elektrische Anlagen und Betriebsmittel dürfen nur in ordnungsgemäßem Zustand in Betrieb genommen und müssen in diesem Zustand erhalten werden. Die Zeit intervalle für die (Wiederholungs-)Prüfungen stationärer elektrischer Anlagen (also auch von Außen – beleuchtungsanlagen) sind in der (deutschen) Berufsgenossenschaftlichen Vorschrift “’BGV A3“‘ (früher BGV A2 bzw. VBG 4) „Elektrische Anlagen und Betriebsmittel“ (aktualisierte Fassung 2005) niedergelegt. Diese Vorschrift ist eine Unfallverhütungsvorschrift und damit eine autonome Rechtsverordnung. Sie gilt für alle gewerblich genutzten Anlagen und Geräte. Die Anwendung und Durchführung der Unfallverhütungsvorschriften wird von den Berufsgenossenschaften
überwacht. BGV A3 übernimmt Festlegungen aus DIN VDE 0105 Teil 100 „Betrieb von elektrischen Anlagen“ und DIN VDE 0104 „Prüfanlagen; Errichten und Betreiben“ und macht diese damit rechtsverbindlich.

Im Einzelnen wird in BGV A3, § 5 „Prüfungen“, folgendes gefordert:

  • Der Unternehmer hat dafür zu sorgen, dass die elektrischen Anlagen und Betriebsmittel auf ihren ordnungsgemäßen Zustand geprüft werden, und zwar
  • vor der ersten Inbetriebnahme und nach einer Änderung oder Instandsetzung vor der Wieder – inbetriebnahme durch eine Elektrofachkraft oder unter Leitung und Aufsicht einer Elektrofachkraft und
  • in bestimmten Zeitabständen (Tabelle 2.3-12).
  • Die Fristen sind so zu bemessen, dass entstehende Mängel, mit denen gerechnet werden muss, rechtzeitig festgestellt werden können.
  • Bei der Prüfung sind die sich darauf beziehenden elektrotechnischen Regeln zu beachten.
  • Auf Verlangen der Berufsgenossenschaft ist ein Prüfbuch mit bestimmten Eintragungen zu führen.

Wiederholungsprüfungen sind nicht erforderlich, wenn die Beleuchtungsanlage ständig überwacht und dies durch aktenkundige Nachweise von Überprüfungen und Fehlerbeseitigungen belegt werden kann.

Bezogen auf den Arbeits- und Gesundheitsschutz von Beschäftigten vor Gefährdungen durch elektrische Anlagen gibt es in Deutschland drei Säulen,

  • die Unfallverhütungsvorschrift der Berufsgenossenschaften BGV A3 (früher BGV A2 und davor VGB 4) „Elektrische Anlagen und Betriebsmittel“,
  • die einschlägigen elektrotechnischen Normen und Vorschriften des VDE, der CENELEC und der IEC und
  • seit 2007 die (staatlichen) Technischen Regeln für Betriebssicherheit (“’TRBS“‘), insbesondere TRBS 2131.

 

Mit der Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV, aktuell 2008) als Ergänzung des Arbeitsschutzgesetzes (ArbSchG), das wiederum die nationale Umsetzung der EU-Arbeitsschutzrichtlinie 89/391/EWG ist, sind zur Konkretisierung des Sicherheitsniveaus für die Beschäftigten „Technische Regeln für Betriebssicherheit“ (TRBS) erarbeitet worden. TRBS 2131 „Elektrische Gefährdungen“ beschreibt beispielhafte Maßnahmen für vier Grundgefährdungen durch den elektrischen Strom, nämlich hinsichtlich

  • elektrischen Schlages
  • Störlichtbogens
  • elektrischer, magnetischer und elektromagnetischer Felder
  • statischer Elektrizität.

Auf berufsgenossenschaftliche Regeln und VDE-Vorschriften wird darin jedoch nicht verwiesen. Die Fest – legungen in TRBS 2131 sind z. Z. weniger konkret als in BGV A3. Dennoch wird erwartet, dass TRBS 2131 detaillierten wird und die BGV A3 schrittweise ersetzt.

Der § 5 der BGV A3 „Prüfungen“ ist mit der am 15.09.2006 neu erschienenen TRBS 1201 „Prüfungen von Arbeitsmitteln und überwachungsbedürftigen Anlagen“ abgedeckt. Es werden die Begriffe Prüfung, Prüffrist, Prüfart, Prüfumgang und Prüfgegenstand ausführlich definiert. Mit der Bestimmung: „Bisher bewährte Prüffrist für ortsfeste elektrische Arbeits – mittel: soweit erforderlich, jedoch mindestens alle 4 Jahre“ wird der Status der bisherigen BGV A3 bei – behalten. Änderungen sind jedoch zu erwarten.

Weiterhin werden in TRBS 1201 die Ermittlung und Festlegung erforderlicher Prüfungen und die Durchführung der Prüfungen beschrieben. Auf die Definition des Sollzustandes, die Festlegung von Prüffristen und erforderliche Qualifikationen des Prüfpersonals wird hier genauso eingegangen, wie auf die Bewertung der Ergebnisse und die Dokumentation der Prüfungen

Instandsetzung Bautechnik

Instandhaltungsarbeiten im bautechnischen Bereich betreffen die mechanische Sicherheit und den Korrosionsschutz. Dazu gehören die Kontrolle und ggf. Prüfung und sogar Austausch von Masten, Mastaufsatz stücken, Abspannseilen, Wand- und Mastauslegern.

Maste weisen im Türausschnitt ein bis zu 40% geringeres Widerstandsmoment auf, das zwar durch zusätz – liche Materialverstärkungen kompensiert wird, aber kontrolliert werden muss. Kritisch sind auch die Erdübergangsstellen, die erhöhten Korrosionen unterliegen. Standsicherheitsprüfung von Masten sind daher unerlässlich und können erfolgen durch

  • zerstörungsfreie Messungen der Wandstärke von Stahl-, Guss- und Aluminiummasten mit Ultraschallwellen (Bild 2.3-13), die sich bis 5 m entlang des Mastes (auch in Erdtiefe, ohne Aufgrabungen) ausbreiten, dabei Schäden feststellen und eine Restlebensdauerbestimmung bis zu 20 Jahren ermöglichen.
  • Biegeprüfung, bei der ein Kraft-Weg-Diagramm erstellt wird, welches Aufschluss über den aktuellen mechanischen Zustand des Mastes gibt. Diese Prüfung ist nicht vollkommen zerstörungsfrei und kann aufgrund des zusätzlich aufgebrachten Prüfdrucks Schäden auf den Lichtmast ausüben, allerdings wird dabei auch die Standfestigkeit des Mastfundamentes geprüft.

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