Electrical_system

9.4.1 General

Electrical systems that provide a facility with accessible energy for heating, cooling, lighting and equipment (telecommunication devices, personal computers, networks, copiers, printers, etc.) and appliance operation (e.g. refrigerators and dishwashers) has witnessed dramatic developments in the past few decades, comprising the fastest-growing energy load within a building. Mehr denn je sind Einrichtungen heute auf elektrische Systeme angewiesen, um die Energie zu liefern, mit der die meisten wichtigen Gebäudesysteme arbeiten. Diese Systeme steuern die im Gebäude benötigte Energie und verteilen sie an den Ort, an dem sie verbraucht wird. In den meisten Fällen wird die Spannung der Verteilungsleitungen an den Versorgungsmasten mit 2400/4160 V geliefert. Transformatoren reduzieren diese Spannung auf vordefinierte Werte für die Verwendung in Gebäuden. In einem Stromverteilungsnetz erfolgt die Stromversorgung in der Regel über Freileitungen, die so genannten „Service-Drops“, d. h. über eine elektrische Leitung, die von einem Strommast zum Gebäude eines Kunden oder zu anderen Räumlichkeiten führt. Sie ist der Punkt, an dem die Stromversorgungsunternehmen ihre Kunden mit Strom versorgen.

In Hausinstallationen in Nordamerika und in Ländern, die dieses System verwenden, besteht eine Hausanschlussleitung aus zwei 120-V-Leitungen und einer Nullleitung. Wenn diese Leitungen isoliert und miteinander verdrillt sind, spricht man von einem Triplexkabel. Damit diese Leitungen in die Räumlichkeiten eines Kunden gelangen können, müssen sie in der Regel zunächst einen Stromzähler und dann die Hauptverteilerschalttafel passieren, die in der Regel eine „Hauptsicherung“ oder einen Leistungsschalter enthält. Dieser Schutzschalter steuert den gesamten Strom, der in das Gebäude eintritt, sowie eine Reihe kleinerer Sicherungen/Breaker, die einzelne Stromkreise schützen. Es gibt immer einen Hauptschalter, mit dem der gesamte Strom abgeschaltet werden kann; bei Verwendung von Leistungsschaltern wird dieser Schalter vom Hauptstromkreisunterbrecher bereitgestellt. Der Nullleiter des Pols ist mit einer Erdung in der Nähe der Schalttafel verbunden – oft ein leitender Stab, der in die Erde getrieben wird.

In Wohngebäuden versorgt die Hausanschlussleitung das Gebäude mit zwei separaten 120-V-Leitungen mit entgegengesetzter Phase, so dass 240 V durch den Anschluss eines Stromkreises zwischen den beiden 120-V-Leitern erreicht werden können, während 120-V-Stromkreise zwischen einer der beiden 120-V-Leitungen und der Nullleitung angeschlossen werden. Außerdem werden 240-V-Stromkreise für Hochleistungsgeräte und Großgeräte wie Klimaanlagen, Wäschetrockner, Öfen und Heizkessel verwendet, während 120-V-Stromkreise für Beleuchtung und normale Kleingeräte verwendet werden. Es ist zu beachten, dass es sich hierbei um „Nennwerte“ handelt, d.h. die tatsächliche Spannung kann abweichen.

In Europa und vielen anderen Ländern wird ein dreiphasiges 416Y/230-System verwendet. Das Netz besteht aus drei 240-V-Leitungen, den Phasen, und einem Nullleiter, der geerdet ist. Jeder Phasendraht versorgt die zwischen ihm und dem Nullleiter angeschlossenen Verbraucher mit 240 V. Jeder der Phasendrähte führt 50-Hz-Wechselstrom, der um 120° phasenverschoben zu den beiden anderen ist. Die höheren Spannungen in Verbindung mit dem wirtschaftlichen dreiphasigen Übertragungssystem ermöglichen es, dass eine Hausanschlussleitung länger ist als im nordamerikanischen System und dass eine einzige Hausanschlussleitung mehrere Kunden versorgen kann.

Für gewerbliche und industrielle Hausanschlussleitungen, die in der Regel viel größer und komplexer sind, wird ein dreiphasiges System verwendet. In den Vereinigten Staaten sind 120Y/208 (drei 120-V-Stromkreise, die um 120° phasenverschoben sind, mit 208 V Leitung zu Leitung), 240-V-Drehstrom und 480-V-Drehstrom üblich. In Kanada sind 575 V dreiphasig und in vielen anderen Ländern 380-415 V oder 690 V dreiphasig üblich. Im Allgemeinen werden höhere Spannungen für schwere industrielle Lasten und niedrigere Spannungen für gewerbliche Anwendungen verwendet.

Der Unterschied zwischen gewerblichen und privaten Elektroinstallationen kann ganz erheblich sein, insbesondere bei großen Anlagen. Obwohl der elektrische Bedarf eines Geschäftsgebäudes einfach sein kann und aus ein paar Lampen für einige kleine Strukturen besteht, sind sie oft ziemlich komplex, mit Transformatoren und schweren Industrieanlagen. Wenn Mängel an elektrischen oder Beleuchtungssystemen offensichtlich werden und behoben werden müssen, sind sie in der Regel messbar und umfassen Stromstöße, ausgelöste Schutzschalter, laute Vorschaltgeräte und andere offensichtlichere Zustände wie funktionsunfähige Steckdosen oder Beleuchtungskörper, die häufig bei einer Überprüfung des Systems entdeckt oder beobachtet werden. Wie in den Abbildungen 9.16 und 9.17 dargestellt, gibt es eine Reihe typischer Mängel, die sowohl im elektrischen System als auch in der Beleuchtung zu finden sind.

Abbildung 9.16. Diagramm mit typischen Mängeln in elektrischen Systemen.

Abbildung 9.17. Diagramm mit typischen Mängeln in Beleuchtungsanlagen.

In vielen Geschäftsgebäuden wird ein bestimmtes elektrisches System hauptsächlich durch die Beleuchtung belastet; daher müssen die Verteilung und das Management der elektrischen und der Beleuchtungslasten regelmäßig überwacht werden. Das Beleuchtungsmanagement sollte auch deshalb regelmäßig überprüft werden, weil sich die Raumnutzung ändert und die Nutzer innerhalb des Gebäudes umziehen. Es ist auch sehr ratsam, die Beleuchtungsanlage in das elektrische System der Einrichtung zu integrieren. Beleuchtungssysteme sind so konzipiert, dass sie sowohl im Inneren als auch im Äußeren eines Gebäudes eine angemessene Sichtbarkeit gewährleisten. Sie bestehen aus einer Energiequelle und Verteilungselementen, die normalerweise aus einer Verkabelung und lichtemittierenden Geräten bestehen.

Es gibt heute mehrere verschiedene elektrische Vorschriften, die in verschiedenen Gerichtsbarkeiten in den Vereinigten Staaten durchgesetzt werden. Einige der größeren Städte, wie New York und Los Angeles, haben ihre eigenen Elektrovorschriften entwickelt und verabschiedet. Der National Electrical Code (NEC) und der National Fire Protection Code (NFPC), die von der National Fire Protection Association (NFPA) veröffentlicht werden, decken fast alle elektrischen Systemkomponenten ab. Der NEC wird von den Gemeinden in der Regel ganz oder teilweise übernommen. Bei der Inspektion der Elektro- und Beleuchtungsanlage sollte auch die allgemeine Einhaltung dieser Vorschriften in der Einrichtung überprüft werden.