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DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDE

Einführungsbeitrag

General requirements for lighting systems – Safety
Mit dem Technologiewandel in der Beleuchtung von klassischen Lichtquellen hin zur Nutzung der LED-Technologie sind neue Möglichkeiten zur Gestaltung und Vernetzung von Beleuchtungssystem geschaffen worden. Im Komitee IEC TC 34 sind aus diesem Grunde mehrere Projekte gestartet worden, die einen sicheren und funktionierenden Betrieb der Komponenten im System beschreiben und entsprechende Systemanforderungen wiedergeben. Dazu gehören die Erarbeitung von zwei Technischen Spezifikationen IEC TS 63 116 (Beleuchtungssystem – Allgemeine Anforderungen) und IEC TC 63 117 (Allgemeine Anforderungen an Beleuchtungsanlagen – Sicherheit).
Beleuchtungssysteme können aus vielen verschiedenen Produkten (Leuchten, Sensoren, Steuerungen, Touch-Panels und anderen Schnittstellen, die von Menschen bedient werden) bestehen. Die Komponenten eines Systems sind über Kommunikationskabel oder drahtlos miteinander verbunden. Aufgrund dieser Situation (der Vernetzung von Komponenten einer Anlage untereinander und der Kopplung zu anderen Systemen) gewinnen Festlegungen zur Sicherheit von Beleuchtungssystemen an Bedeutung.
Die vorliegende Technische Spezifikation soll die Sicherheitsaspekte abdecken, die spezifisch für ein Beleuchtungssystem sind und nicht durch bestehende Normen abgedeckt werden. Die Technische Spezifikation behandelt keine Sicherheitsaspekte, die bereits in anderen Normen behandelt werden.
Außerdem wird auf den IEC Guide 110 verwiesen, der eine Anleitung zur Bestimmung der elektrischen Sicherheitsaspekte von Systemen gibt. Produkte, die nach einer entsprechenden Produktsicherheitsnorm als sicher gelten, müssen auch sicher bleiben, wenn sie in ein System integriert werden. Dazu gehört auch die Betrachtung der anderen im System angeschlossenen Produkten unter normalen, anormalen und Einzelfehler-Bedingungen.
Zu diesem Zweck werden im IEC Guide 110 die folgenden Aspekte der elektrischen Sicherheit genannt:
1) Schutz vor Überspannungen im Netz;
2) Schutz vor Gefahren, die durch den Anschluss verschiedener Arten von Stromkreisen entstehen;
3) Begrenzung des Ableitstroms der Netzschnittstelle;
4) Schutz vor Überhitzung des Kommunikationsnetzes.
Durch die Klassifizierung eines Systems und durch die Anwendung der erforderlichen elektrischen Isolierung zwischen den verschiedenen Arten der Stromkreise kann ein Hersteller Produkten so gestalten, dass sie sicher in ein System integriert werden können.
Da Beleuchtungssysteme oft maßgeschneidert sind, ist der Errichter des Beleuchtungssystems (der Anlage) dafür verantwortlich, dass der kumulierte Berührungsstrom im Netzwerk von allen an das Netzwerk angeschlossenen Produkten einen durch die Errichtungsbestimmung vorgegebenen Grenzwert nicht überschreitet. Dazu benötigt er den produktindividuellen Berührungsstrom, der in der Produktdokumentation angegeben werden muss, sowie die Systemgrenzwerte, die im Systemstandard angegeben sind. Die Technische Spezifikation IEC 63 117 gibt die Systemberührungsstromgrenzen für verschiedene Netzwerktypen an. Außerdem werden in der technischen Spezifikation Informationen zu der notwendigen Isolation zwischen den Schaltkreisen vorgegeben.
Kommunikationsnetzwerke können auch zur (begrenzten) Stromversorgung verwendet werden. Die Ströme in diesen (Signal-)Verkabelungen sind dem Installateur nicht bekannt, da sie von den im System verwendeten Produkten abhängen. Deshalb müssen während der Systemplanung Maßnahmen ergriffen werden, die in der System-Sicherheitsnorm festgelegt sind, um eine Überhitzung dieser Verkabelung zu vermeiden.
Die funktionale Sicherheit ist Teil der Gesamtsicherheit, die davon abhängt, dass funktionale und physische Einheiten als Reaktion auf ihre Eingaben korrekt funktionieren. Die Technische Spezifikation behandelt deshalb auch Aspekte der funktionalen Sicherheit auf Systemebene. Bei Beleuchtungssystemen bezieht sich die funktionale Sicherheit normalerweise auf Kommunikationsfehler, falsche Software (Reaktion) oder vorhersehbaren Missbrauch. Die Technische Spezifikation unterstützt Systementwickler bei der Bewertung der Produkteigenschaften.
Anwendungsbereich der IEC TS 63 117
Die technischen Spezifikation IEC TS 63 117 legt Sicherheitsanforderungen für Beleuchtungssysteme mit Blick auf die elektrische und die funktionale Sicherheit fest. Ein Beleuchtungssystem nach IEC TS 63 105 kann eine Vielzahl von Produkten umfassen. Die Sicherheitsanforderungen an die Produkte sind in Produktsicherheitsnormen festgelegt.
Die Technische Spezifikation legt keine Sicherheitsaspekte der Informationssicherheit fest.
In den Anforderungsabschnitten werden die folgenden Punkte behandelt:
Allgemeine Sicherheitsanforderungen
Im Abschnitt Allgemeines wird wiedergegeben, dass eine Beleuchtungsanlage so geplant, gebaut und installiert werden muss, dass sie bei normalem Gebrauch für den Benutzer oder die Umgebung sicher funktioniert. Sicherheit wird durch die Reduzierung des Risikos auf ein tolerierbares Maß erreicht, wie in ISO/IEC Guide 51 beschrieben. Schnittstellen von Beleuchtungsprodukten zu anderen Systemen müssen der entsprechenden Schnittstellennorm entsprechen. Alle Produktschnittstellen zur Beleuchtungsanlage müssen so klassifiziert und ausgewählt werden, dass sie den Isolationsanforderungen dieses Dokuments entsprechen.
Klassifikation von Beleuchtungsnetzwerken
Beleuchtungsnetzwerke sollen nach einem vorgegebenen Schema eingeteilt werden:
• ICT-Netzwerk - Informations- und Kommunikationstechnologienetzwerke, z. B. Netzwerke auf der Basis von Power over Ethernet (PoE).
• HBES/BACS-Netzwerk - Netzwerk- und Produktschnittstellen, die in der IEC 63044-Serie spezifiziert sind.
• Beleuchtungsanlagenspezifisches Netzwerk - Beleuchtungsanlagenspezifische Netzwerke umfassen alle Netzwerke, die auf die Beleuchtungsanlage angewendet werden und keine ICT- oder HBES/BACS-Netzwerke sind. Arten von Netzwerken eines beleuchtungsanlagenspezifischen Netzes sind LV, FELV, SELV und ELV.
Elektrische Sicherheit
Bei der Auswahl der Produkte für ein Beleuchtungssystem müssen die einschlägigen Produktsicherheitsnormen, die Anweisungen des Herstellers und die Gegebenheiten der Umgebung in das System installiert werden soll beachtet werden.
Umfasst das Beleuchtungssystem Produkte, die über ein beleuchtungsanlagenspezifisches Netzwerk verbunden werden können, für die keine genormten Isolierungsanforderungen vorliegen, muss die Isolierung zwischen den beleuchtungsanlagenspezifischen Netzwerken, einschließlich der Schnittstellen, und anderen Stromkreisen der Tabelle 1 entsprechen. Systemplanern und Installateuren wird empfohlen bei den Produktherstellern nach den Isolationseigenschaften der Schnittstelle zu erfragen, um die Isolierung zwischen den verschiedenen Netzwerken gemäß Tabelle 1 zu überprüfen.
Tabelle – Isolations-Anforderungen nach IEC TS 63 117 (Auszug)
Der Schutz vor Überspannungen muss gewährleistet werden, entsprechend sind die Überspannungskategorie zu beachten.
Daneben sind die Ableitströme in einem Beleuchtungssystem zu beachten auch hier wird in der Technischen Spezifikation explizit eingegangen.
Funktionale Sicherheit
Die funktionale Sicherheit ist Teil der Gesamtsicherheit, die davon abhängt, dass funktionale und physikalische Einheiten als Reaktion auf ihre Eingaben korrekt arbeiten. Die Technische Spezifikation deckt auch Aspekte der funktionalen Sicherheit auf Systemebene ab. Bei Beleuchtungssystemen bezieht sich die funktionale Sicherheit normalerweise auf Kommunikationsfehler, fehlerhafte Software (Reaktion) oder vorhersehbare Fehlbedienung. Die TS unterstützt Systementwickler bei der Beurteilung der Produkteigenschaften, die in einem System enthalten sein müssen.
Übernahme als DIN-Norm
Mit einer Übernahme der Technischen Spezifikation ist in Kürze unter „DIN EN IEC 63 117“ zu rechnen. Ein erster Entwurf liegt vor.