Fallen Navigation und Antrieb aus, kann das zu erheblichen Problemen im Schiffsbetrieb führen. Die sichere elektrische Stromversorgung spielt daher eine große Rolle. Bild: Graphic Artist - Fotolia

Fallen Navigation und Antrieb aus, kann das zu erheblichen Problemen im Schiffsbetrieb führen. Die sichere elektrische Stromversorgung spielt daher eine große Rolle. Bild: Graphic Artist - Fotolia

Stromnetze unterschiedlicher Sicherheitsbedeutung und Spannungen benötigen ein abgestuftes Verteilungs- und Versorgungskonzept mit Überwachungseinrichtungen, um ungeplanten Betriebsunterbrechungen und Gefährdungen vorzubeugen. Im Gegensatz zur Stromversorgung von Gebäuden an Land, kommen bei Schiffen besondere Anforderungen zum Tragen, die sich zwangsläufig aus dem Einsatzort See ergeben:

  • Ein Schiff ist ein autarkes System, dass längere Zeit ohne Versorgung von außen sein kann.
  • Die klimatische Beanspruchung reicht von tropisch bis arktisch.
  • Beanspruchung auf See durch Schräglage und Stöße (Eisfahrt).
  • Chemisch aggressive Einwirkung von Seewasser.
  • Ortsveränderungen (andere Versorgungssysteme an Land).
Aufbau einer Stromversorgung der Schiffsantriebe mit Isolationsüberwachung. Bild: Bender
Aufbau einer Stromversorgung der Schiffsantriebe mit Isolationsüberwachung. Bild: Bender

Die elektrischen Systeme auf Schiffen und Offshore-Einrichtungen sind in Primär- und Sekundärnetze unterteilt: Primärnetze haben eine direkte elektrische Verbindung zum Generator, Sekundärnetze nicht. Sekundärnetze sind zum Beispiel durch einen Transformator oder Motor-Generator isoliert. Grundsätzlich müssen jedoch alle elektrischen Einrichtungen so ausgelegt sein, dass

  • auch unter Berücksichtigung verschiedener Notfälle, die Stromversorgung der Sicherheitseinrichtungen aufrechterhalten bleibt;
  • die Sicherheit der Passagiere, der Besatzung und des Schiffes gegen elektrische Gefahren gewährleistet ist;
  • und die Vorgaben und Auflagen der verschiedenen Vorschriften und Bestimmungen erfüllt werden.

Für den Bau und Betrieb eines seegehenden Schiffes und von Offshore-Einrichtungen sind eine Reihe von Normen und Bestimmungen zu beachten, die einen wesentlichen Einfluss auf die elektrotechnische Ausrüstung haben. Dies sind beispielsweise

  • die Normenreihe IEC 60092-xxx (Electrical installations in ships),
  • Normenreihe IEC 61892-xxx (Mobile an fixed offshore units – electrical installation),
  • Lloyd‘s Register of Shipping (Rules & Regulations for …),
  • Det norske veritas (Rules for classification of …)
  • und International Maritime Organisation, kurz IMO (International Convention for the Safety of Life at Sea SOLAS).

Geerdete Stromversorgungen (TN-Systeme)

Isolationsüberwachungsgerät mit integriertem Prüfstrom-Generator zur Isolationsfehlersuche. Bild: Bender
Isolationsüberwachungsgerät mit integriertem Prüfstrom-Generator zur Isolationsfehlersuche. Bild: Bender

Spricht man auf Schiffen von geerdeten Systemen, so sind damit die Netze gemeint, in denen ein aktiver Leiter oder der Sternpunkt mit dem Schutzleiter verbunden ist (TN-Systeme). Diese Systeme findet man etwa auf Passagierschiffen für die Kabinenbeleuchtung, im Unterhaltungsbereich von Kreuzfahrtschiffen oder teilweise bei Aufzügen. Aber auch bei Offshore-Einrichtungen wird diese Netzform für Unterverteilungen oder bei weniger wichtigen Stromkreisen beziehungsweise Verbrauchern gelegentlich eingesetzt.

Normen für Schiffe und Offshore-Einrichtungen fordern häufig für geerdete System die permanente Überwachung der Fehlerströme und eine akustischen Meldung im Fehlerfall. Um dies zu bewerkstelligen werden Differenzstrom-Überwachungsgeräte (RCM) nach IEC 62020:2003-11 eingesetzt. Diese typischerweise mehrkanaligen Überwachungssysteme überwachen permanent den Fehlerstrom (auch allstromsensitiv) und melden das Überschreiten eines voreingestellten Wertes. Dadurch kann auch im geerdeten System eine unerwartete Abschaltung vermieden werden. Zusätzlich werden solche Systeme zur Überwachung des zentralen Erdungspunktes in TN-S-Systemen eingesetzt, um mögliche Störungen der Schiffselektronik und mögliche Brandgefahren durch vagabundierende Ströme frühzeitig zu erkennen.

Ungeerdete Stromversorgungen (IT-Systeme)

In ungeerdeten Stromversorgungen ist kein aktiver Leiter direkt mit dem Schutzleiter (PE) verbunden. Dadurch ergibt sich ein bedeutender Vorteil: Ein erster Fehler (Isolationsfehler) führt nicht zum Ansprechen einer Sicherung (Leitungsschutzschalter) und die Stromversorgung bleibt bestehen. In der Praxis heißt das, die Beleuchtung bleibt an, elektrisch gesteuerte Prozesse können gefahrlos beendet werden oder auch Elektromotoren beziehungsweise Antriebe stehen nicht abrupt still. Zudem können dadurch auch Sekundärunfälle, wie Verletzungen und Stürze, vermieden werden. Aber noch viel wichtiger: In medizinischen Bereichen von Schiffen werden dadurch eventuelle lebensbedrohliche Komplikationen durch Ausfall medizinisch elektrischer Geräte und Einrichtungen verhindert.

Damit ein Isolationsfehler nicht unbemerkt bleibt und ein möglicher zweiter Fehler an einem anderen aktiven Leiter zur ungewollten Abschaltung führt, wird der Isolationswiderstand zwischen aktiven Leitern und Erde permanent mit einem Isolationsüberwachungsgerät (IMD) überwacht und das Unterschreiten eines bestimmten Wertes gemeldet.