Sicherheitsverriegelungen und Fünf-Präventions-Logik (DSN/DXN) in Mittelspannungsschaltanlagen

Was “Sicherheitsverriegelungen”und “Fünf-Präventionsmaßnahmen” bedeuten in MV-Schaltanlagen

Eine Sicherheitsverriegelung in Mittelspannungsschaltanlagen (MV) ist eine technische Vorrichtung. Zulassungsbarriere: Es verhindert, dass eine unsichere Betriebssequenz physisch möglich (mechanische Verriegelung) oder elektrisch zulässig (Steuerkreisverriegelung) ist. Das Ziel ist nicht Komfort, sondern die Verhinderung gefährlicher Abläufe, insbesondere bei Arbeiten während eines Betriebsausfalls, wenn die Mitarbeiter unter Zeitdruck stehen.

“Fünf-Präventionen” (5-Präventionen) ist der praktische Rahmen, der in vielen metallgekapselten Produktreihen verwendet wird: Er definiert die spezifische Fehlbedienungen die gesperrt werden müssen, und verknüpft dann jede Sperre mit überprüfbaren Gerätestatus (Schalterstatus, LKW-Position, Erdungsstatus, Tür-/Zugangsstatus).

Sie werden oft Etiketten wie DSN und DXN in Zeichnungen und Standortkonventionen. Diese Namen sind nicht universell und sollte direkt aus den Projektschemata gelesen werden, aber die übliche Verwendung ist:

• DSN: ein elektromagnetisches Schloss/Magnetventil, das die Sequenzierung durchsetzt (ein “Berechtigungsaktuator” in der Verriegelungskette).
• DXN: Ein Element zur Anzeige der Spannungspräsenz, das Entscheidungen hinsichtlich “LIVE / NOT LIVE / UNKNOWN” (unter Spannung / nicht unter Spannung / unbekannt) unterstützt (ein “Statusbestätiger”, kein eigenständiger Sicherheitsnachweis).

Die meisten MV-Panels fallen in typische Spannungsklassen wie 12 kV bis zu 40,5 kV, während die Verriegelungs- und Anzeigeschaltungen üblicherweise auf 110 V Gleichstrom oder 220 V Wechselstrom/Gleichstrom Steuerleistung (oft 50/60 Hz für AC). Ihre Interlock-Philosophie sollte konservativ sein: fehlende Signale oder widersprüchliche Rückmeldungen müssen standardmäßig auf NICHT erlaubt für Handlungen mit weitreichenden Folgen (Erdung, Türzugang, Regaleinbau, Schließen).

Im Zusammenhang mit Normen umfasst die IEC 62271-Familie Hochspannungsschaltgeräte und -steuergeräte; IEC 62271-200 befasst sich mit Wechselstrom-Schaltgeräten und -Steuergeräten in Metallgehäusen. Behördenreferenz: IEC 62271-Reihe (IEC Webstore).Interne Referenz (nicht konkurrierender Kontext): Hersteller von Schaltanlagenkomponenten.

Die Checkliste “Fünf Fehlbedienungen” und die menschlichen Handlungen, die sie verhindert

Fünf-Prävention funktioniert nur, wenn sie als “Sie“ geschrieben wird. kann nicht X durchführen, sofern nicht Zustand Y nachgewiesen ist. Nachstehend finden Sie eine praktische Checkliste, die als Referenz für den Betrieb/die Inbetriebnahme verschiedener MV-Produktreihen verwendet werden kann.

1. Schließen Sie den Leistungsschalter, während der Erdungsschalter GESCHLOSSEN ist. → direkter Fehlerstrompfad zur Erde, hohe Lichtbogengefahr → Block schließen bis die Erdung als OFFEN bestätigt wurde und der Zustand des Leistungsschalters/Wagens korrekt ist.
2. Erdungsschalter schließen, während der Leistungsschalter GESCHLOSSEN ist → Erdung in einen unter Spannung stehenden Stromkreis → Blockerdung bis der Schalter als OFFEN bestätigt ist und die Positionsbedingungen erfüllt sind.
3. Einen ausziehbaren Leistungsschalter ein-/ausfahren, während der Leistungsschalter GESCHLOSSEN ist → Beschädigung/Lichtbogenbildung an Primärsteckern während der Bewegung → Blockregal es sei denn, der Schalter ist geöffnet und der Mechanismus befindet sich in einem für die Bewegung sicheren Zustand.
4. Öffnen Sie eine Tür oder eine Zugangsklappe, wenn sich der Primärkreis nicht in einem sicheren isolierten/geerdeten Zustand befindet. → Berührung mit spannungsführenden Teilen / Lichtbogengefahr → Zugriff blockieren bis die Aufstellung den definierten “sicheren Zugangsstatus” erreicht hat.”
5. Maßnahmen bei falscher Anzeige (verlorener VT, falsch verdrahtetes Aux, defekte Anzeige) → falsche Entscheidungen unter Druck → Entwurf für Gegenprüfungen und nicht “NICHT zulässig” sein, wenn die Sicherheit nicht nachgewiesen werden kann.

Interne Referenz (im Zusammenhang mit Erdungsmechanismen): HV-Erdungsschalter für Innenräume.

[Expertenmeinung]

• Behandlung UNBEKANNT als realer Zustand: Wenn das Panel keine Isolierung nachweisen kann, blockieren Sie die riskante Aktion.
• Der einfachste Weg, die Fünf-Prävention zu “durchbrechen”, ist eine kleine Änderung bei der Wartung: vertauschte NO/NC-Kontakte oder ein vergessener Jumper.
• Wenn der sichere Weg langsam und verwirrend ist, werden die Bediener Abkürzungen finden – machen Sie die zulässige Reihenfolge offensichtlich.

DSN/DXN Verriegelungslogik: Signale, Zustände und Freigabeketten

Ein robustes Verriegelungsschema ist ein Zustandsmaschine. DSN (Sperrspule) ist in der Regel ein Ausgabegerät, das eine Betätigung/Tür/Funktion physisch verhindert; DXN (Spannungsanzeige) ist in der Regel ein Eingang, der anzeigt, ob noch “Spannung” vorhanden sein könnte. Keines von beiden sollte als einzige Informationsquelle betrachtet werden.

Verwenden Sie einen definierten Satz von Eingaben (Staaten) und Ausgänge (Zulassungen) und diese dann während der Inbetriebnahme durch “falsche Handlungen” zu überprüfen. Typische Eingaben:

• Breaker-Status (OFFEN/GESCHLOSSEN über Hilfskontakte + mechanische Anzeige)
• Lkw-Position (SERVICE/TEST/ISOLATED über Positionsschalter + Anzeige)
• Erdungsschalter (OFFEN/GESCHLOSSEN)
• Tür-/Zugangsstatus (GESCHLOSSEN/OFFEN)
• Spannungsanzeige (LIVE/NOT LIVE/UNKNOWN)

Typische Ausgänge:

• PCLOSE (Schließen zulassen)
• PRACK (Ein-/Ausfahren zulassen)
• PEARTH (Erdungsbetrieb zulassen)
• PDOOR (Tür offen lassen)

Eine lesbare Matrix (Beispiel) zeigt, wie sich das Panel verhalten sollte:

• B=OFFEN, P=TEST, E=OFFEN, D=GESCHLOSSEN, V=UNBEKANNT → PRACK=JA; PCLOSE=NEIN; PDOOR=NEIN; PEARTH=JA*
• B=OFFEN, P=ISOLIERT, E=OFFEN, D=GESCHLOSSEN, V=NICHT STROMFÜHREND → PRACK=JA; PCLOSE=NEIN; PDOOR=JA*; PEARTH=JA
• B=OFFEN, P=ISOLIERT, E=GESCHLOSSEN, D=GESCHLOSSEN → PRACK=NEIN; PCLOSE=NEIN; PDOOR=JA (Zugriff nur gemäß definiertem Schema zulässig); PEARTH=NEIN
• B=GESCHLOSSEN (beliebige Position) → PRACK=NEIN; PEARTH=NEIN; PDOOR=NEIN

*Viele Aufstellungen fügen zusätzliche Anforderungen hinzu, wie z. B. Schlüsselentriegelung, Verschlussposition oder Verriegelungseingriff, bevor PEARTH/PDOOR auf YES gesetzt wird.

Die Regel zum Schutz von Menschen ist einheitlich: Bei Operationen mit schwerwiegenden Folgen, Fehlende Eingabe = NICHT zulässig und Uneinigkeit = NICHT erlaubt, auch wenn dadurch störende Blöcke entstehen, die durch ordnungsgemäße Sensorik und Verkabelung behoben werden müssen.

Hardware-Bausteine: mechanische Schlüsselverriegelungen vs. elektrische Verriegelungen

Die Fünf-Präventionsmaßnahmen werden durch Hardware durchgesetzt. Ein System ist nur so sicher wie sein schwächster Durchsetzungspunkt.

Mechanische Schlüsselverriegelungen (eingeklemmter Schlüssel / Schlüsselaustausch / Verbindung)
Am besten geeignet, um eine harte, stromunabhängige Barriere für den Zugang und die Erdung zu schaffen. Sie verhindern physisch die Bewegung von Türriegeln, Erdungsgriffen oder Regalgriffen. Typische Probleme sind Verschleiß und Ausrichtung: klemmende Zylinder, verbogene Nocken, durchhängende Türen oder schlechte Schlüsselkontrolle.

Elektrische Verriegelungen (Hilfskontakte, Positionsschalter, Relais, Verriegelungen vom Typ DSN)
Am besten geeignet für die Kombination mehrerer Zustände und die Unterstützung von Fernbedienung. Sie können auch Nachweise (Alarme/Protokolle) erstellen. Typische Probleme sind Wartungsabweichungen: falsch verdrahtete Hilfskontakte, vertauschte NO/NC-Logik, festsitzende Relais oder Freigaben, die bei fehlendem Signal auf „wahr“ gesetzt werden.

Praktischer Vergleich (was Ingenieure beachten sollten):

• Energieabhängigkeit: Mechanisch = keine; Elektrisch = abhängig von der Steuerungsversorgung (üblicherweise 110 V DC oder 220 V AC/DC).
• Ziel für Fehlverhalten: Mechanische Systeme fallen oft aus, wenn sie “blockiert” sind, obwohl sie intakt sind. Elektrische Systeme müssen so ausgelegt sein, dass sie bei Signalverlust “NICHT zugelassen” ausfallen.
• Umgehungsrisiko: Mechanik basiert auf der Disziplin der Schlüssel; Elektrik basiert auf der Disziplin der Verkabelung und Manipulationskontrolle.
• Beste Verwendung: Mechanisch für Tür-/Erdungs-/Rack-Durchsetzung; Elektrisch für Schließfreigaben und Zustandskorrelation.

[Expertenmeinung]

• Wenn ein Schloss mit einem Jumper überwunden werden kann, gehen Sie davon aus, dass dies auch geschehen wird – entwerfen Sie Manipulationsschutz und Prüfpunkte.
• Die mechanische Ausrichtung ist wichtig: Ein paar Millimeter Durchhang können ein sicheres Schloss zu einem lästigen Hindernis oder einem unwirksamen Hindernis machen.
• “Indikatoren stimmen überein” ist kein Test. Eine Zustandsmatrix plus Fehlbedienungsversuche sind es.

Typische Verriegelungssequenzen für MV-Schaltanlagen (Leistungsschalterwagen + Erdungsschalter + Tür)

Die Bediener befolgen die Abläufe, daher sollte bei der Inbetriebnahme überprüft werden, ob die Aufstellung jedes Mal die sichere Abfolge erzwingt.

Sequenz A – Außerbetriebnahme eines Abzweigs (Trennen + Erden + Zugang):

1. Öffnen/Auslösen des Leistungsschalters; Überprüfen Sie die Position „OPEN“ anhand der Anzeige und des Hilfskontakts.
2. Von SERVICE auf TEST umstellen; bei geschlossenem Schalter muss die Umstellung gesperrt werden.
3. Bestätigen Sie die Positionsanzeige und dass die Rollläden konsistent funktionieren.
4. Schließen Sie den Erdungsschalter; die Erdung muss blockiert sein, es sei denn, der Leistungsschalter ist geöffnet und die Position des Lastwagens entspricht dem Schema.
5. Erst dann den Zugang zur Tür gemäß der Definition für sicheren Zugang der Aufstellung zulassen.

Sequenz B – Wiederaufnahme des Betriebs (nur schließen, wenn es sicher ist):

1. Tür geschlossen/gesichert (falls von der zulässigen Kette gefordert).
2. Öffnen Sie den Erdungsschalter; das Schließen muss blockiert bleiben, wenn die Erdung noch GESCHLOSSEN ist.
3. Rack von TEST auf SERVICE umstellen; Serviceeintritt bei mehrdeutiger Positionsrückmeldung verhindern.
4. Abschließende Freigabeprüfung (Position=SERVICE, Erdung=OFFEN, Türstatus gemäß Schema, Steuerungsversorgung in Ordnung).
5. Schließen Sie den Schalter.

Häufige Fehlerquellen, auf die aktiv geachtet werden sollte:

• Fehlausrichtung von Position/Verschluss führt zu einem falschen Status.
• Earthing-Reiseprobleme, bei denen die Anzeige „GESCHLOSSEN” anzeigt, aber die Verbindung nicht vollständig ist.
• Umkehrung der Hilfsstromkontakte nach Wartung (NO/NC vertauscht).
• Die DSN-Sperrspule wird mit Strom versorgt, übt jedoch aufgrund von Verschleiß oder lockerer Befestigung keine mechanische Haltekraft aus.

Inbetriebnahme- und Wartungskontrollen, die die Zuverlässigkeit der Verriegelungen gewährleisten

Sicherheitsverriegelungen versagen in der Regel teilweise. Bei der Inbetriebnahme und regelmäßigen Wartung sollte die Fünf-Punkte-Prävention als ein System mit Pass/Fail-Ergebnissen behandelt werden.

Mechanische Überprüfungen (Steuerung ausgeschaltet ist in Ordnung):

• Türverriegelung: Zugriff über SERVICE/TEST/ISOLATED versuchen. Nur PASS, wenn der Zugriff nur im definierten sicheren Zugriffszustand möglich ist.
• Tastensperre: Bestätigen Sie die genaue Reihenfolge beim Drücken/Loslassen der Tasten. PASS nur, wenn die unsichere Sequenz nicht abgeschlossen werden kann.
• Erdungsmechanismus: Vollständigen Hub und positive Endanschläge überprüfen. Nur dann als bestanden werten, wenn die Anzeige „OFFEN/GESCHLOSSEN” mit der tatsächlichen mechanischen Position übereinstimmt.
• Racking: Versuchen Sie das Racking bei geschlossener Unterbrecherklappe. Nur dann PASS, wenn jedes Mal eine physische Blockierung vorliegt.

Elektrische Überprüfungen (Steuerung einschalten):

• Überprüfen Sie, ob die Steuerungsversorgung den Anforderungen des Schaltplans entspricht (in der Regel 110 V DC oder 220 V AC/DC; 50/60 Hz für AC). PASS, wenn eine Unterspannung oder ein fehlender Eingang keine falsche Freigabe verursacht.
• Überprüfen Sie, ob die Hilfskontakte des Leistungsschalters und die Positionsschalter mit den Angaben übereinstimmen. PASS, wenn Abweichungen NICHT zulässig sind.
• Betätigen Sie die DSN-Verriegelung: Aktivieren/Deaktivieren Sie sie und überprüfen Sie die zuverlässige Arretierung.
• Bei Verwendung einer Spannungsanzeige vom Typ DXN: Stellen Sie sicher, dass “UNKNOWN” risikoreiche Aktionen blockiert.

Fehlbedienungssimulation (der entscheidende Test):
Versuchen Sie die verbotenen Aktionen – Schließen mit Erdung GESCHLOSSEN; Erden mit Unterbrecher GESCHLOSSEN; Rack mit Unterbrecher GESCHLOSSEN; Tür in unsicheren Zuständen öffnen. PASS nur, wenn die Aufstellung sie zuverlässig und wiederholbar blockiert.

Die Betriebsdisziplin vervollständigt das System: Jede vorübergehende Umgehung sollte protokolliert, gekennzeichnet, zeitlich begrenzt und nach der Wiederherstellung durch eine vollständige erneute Prüfung der Verriegelung ergänzt werden.

Wann sollte das Verriegelungssystem aufgerüstet oder nachgerüstet werden (und was ist dabei zu beachten)?

Nachrüstungen sind sinnvoll, wenn die “zulässigen Aktionen” Ihrer Produktpalette nicht mehr mit der Funktionsweise der Anlage übereinstimmen: wiederholte Beinaheunfälle, häufige störende Blockierungen, die zu Umgehungsverhalten führen, Ersatz durch Produkte verschiedener Hersteller, die die ursprüngliche zulässige Kette unterbrechen, oder Hinzufügen einer Fernbedienung ohne Aufrüstung der Zugangs-/Erdungsdurchsetzung.

Beschaffungs-/Spezifikationsartikel (bitte so schreiben, dass sie getestet werden können):

• Eine Liste mit Verboten, die die fünf Präventionsziele abdeckt.
• Erforderliche Zustandsangaben: Status des Leistungsschalters, Position des Lastwagens, Erdungsstatus, Tür-/Zugangsstatus und Spannungsstatus, falls verwendet (LIVE/NOT LIVE/UNKNOWN).
• Erforderliche Ausgänge: PCLOSE, PRACK, PEARTH, PDOOR.
• Überprüfen Sie die Kompatibilität der Stromversorgung (z. B. 110 V DC oder 220 V AC/DC) und das definierte Verhalten bei Stromausfall (sicherheitskritische Aktionen sind standardmäßig NICHT zulässig).
• Manipulationsschutz: versiegelte Anschlüsse, gekennzeichnete Testpunkte, manipulationssichere Abdeckungen und ein dokumentiertes Bypass-Verfahren.

Abnahmetests (bezeugt und aufgezeichnet):

• Wahrheitstabellenversuche über repräsentative Zustände hinweg (einschließlich “unbekannter” Fälle und Fälle von Uneinigkeit).
• Verhalten bei Stromausfall: Entfernen Sie die Steuerungsversorgung und vergewissern Sie sich, dass keine falschen Freigaben auftreten.
• Wiederholbarkeit: Führen Sie die Tastenfolgen mindestens 3 vollständige Zyklen mit konsistenten Ergebnissen.

Teilen Sie Ihr Einliniendiagramm und die Verriegelungszeichnungen mit. XBRELE kann das DSN/DXN-Schema in eine testbare Zulassungsmatrix umwandeln, bypassanfällige Punkte identifizieren und eine Inbetriebnahme-Checkliste zurückgeben, die Ihre Bediener mit Zuversicht ausführen können.

Häufig gestellte Fragen

1) Ist “Fünf-Punkte-Prävention” dasselbe wie eine Schlüsselverriegelung?
Nicht ganz; Fünf-Präventionsmaßnahmen sind das Ziel der Sicherheitslogik, während eine Schlüsselverriegelung eine Hardware-Methode ist, mit der ein Teil dieser Logik durchgesetzt wird.

2) Kann die Spannungsanzeige allein als Grundlage für die Erdung herangezogen werden?
Es kann Entscheidungen unterstützen, aber viele Systeme fügen Positions- und Breaker-Status-Bestätigungen hinzu, damit ein ausgefallenes Signal keine falsche Sicherheitsbedingung erzeugt.

3) Warum blockieren manche Anlagen den Betrieb, obwohl der Bediener ihn für sicher hält?
Die konservative Logik blockiert, wenn sie den erforderlichen Zustand nicht nachweisen kann. Die Lösung besteht in der Regel in einer besseren Zustandserkennung, einer strengeren Verdrahtungsdisziplin oder einer mechanischen Ausrichtung – nicht in der Beseitigung der Blockade.

4) Wie lässt sich ein gefährlicher Interlock-Defekt bei der Inbetriebnahme am schnellsten erkennen?
Verwenden Sie eine schriftliche Zulassungsmatrix und versuchen Sie die verbotenen Handlungen unter kontrollierten Bedingungen physisch auszuführen.

5) Reduzieren ferngesteuerte Bedienfelder den Bedarf an physischen Verriegelungen?
Der Fernbetrieb reduziert die Gefährdung, aber Zugang, Erdung und Einbau erfordern weiterhin strenge Schutzmaßnahmen gegen unsichere Abläufe.

6) Was sollte eine Anlage tun, wenn eine Verriegelung vorübergehend umgangen werden muss?
Behandeln Sie es als kontrollierte Abweichung: Kennzeichnen Sie es, halten Sie fest, wer es angewendet hat und warum, legen Sie einen Zeitpunkt für die Entfernung fest und testen Sie nach der Wiederherstellung die gesamte Verriegelungssequenz erneut.