Welche Schaltanlagen erfüllen die CE/ETL-Zertifizierung für die Stromerzeugungsbranche?

Grundlagen der CE-Zertifizierung für Schaltanlagen im EU-Markt

Niederspannungsrichtlinie (LVD) und EMV-Konformität für Sicherheit und Störungsbeherrschung bei Schaltanlagen

Für industrielle Schaltgeräte, die auf den europäischen Markt eintreten möchten, bedeutet die CE-Kennzeichnung die Einhaltung zweier zentraler Richtlinien: der Niederspannungsrichtlinie (LVD) 2014/35/EU und der Richtlinie zur elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV-Richtlinie) 2014/30/EU. Die LVD zielt darauf ab, elektrische Sicherheit zu gewährleisten. Hersteller müssen Schutzmaßnahmen gegen gängige Gefahren wie elektrischen Schlag, Überhitzung von Komponenten sowie gefährliche elektrische Lichtbögen – die wir alle vermeiden wollen – integrieren. Dazu gehören typischerweise Gehäuse mit entsprechender Schutzart (die IP-Klassifizierung ist hier entscheidend!), ausreichende Abstände zwischen leitfähigen Teilen (Kriechstrecken und Luftstrecken) sowie Werkstoffe, die sich bei erhöhter Temperatur nicht leicht entzünden. Der EMV-Aspekt befasst sich hingegen mit Störproblemen. Die Geräte müssen über eine wirksame Filterung verfügen, ordnungsgemäße Erdungspraktiken aufweisen und eine angemessene Abschirmung besitzen, damit sie andere nahegelegene Geräte weder durch zu starke elektromagnetische Emissionen noch durch übermäßige Empfindlichkeit gegenüber Fremdstrahlung stören.

Wenn Unternehmen die gesetzlichen Vorschriften nicht einhalten, drohen ihnen erhebliche Sanktionen. Nach einer Studie des Ponemon Institute aus dem Jahr 2023 können Aufsichtsbehörden durchschnittliche Geldstrafen von rund 740.000 USD verhängen. Noch gravierender ist jedoch, dass nicht konforme Produkte vollständig vom Markt genommen oder sogar gänzlich von bestimmten Märkten ausgeschlossen werden können. Für Hersteller, die nachweisen möchten, dass ihre Produkte sämtlichen Anforderungen entsprechen, ist es unumgänglich, die Konstruktionen anhand der branchenüblichen Normen zu validieren. Denken Sie beispielsweise bei Niederspannungs-Schaltanlagen an die Normen IEC 61439-1 und -2. Vergessen Sie auch nicht die Prüfung der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV): Das umfasst sowohl die Prüfung der Störfestigkeit gemäß IEC 61000-6-2 als auch die Einhaltung der Grenzwerte für Störaussendungen nach IEC 61000-6-4. Dabei handelt es sich nicht bloß um bürokratische Hürden, sondern um konkrete Sicherheitsstandards, die alle Beteiligten entlang der Lieferkette schützen.

Wenn die Maschinenrichtlinie oder die ATEX-Richtlinie auf integrierte Schaltanlagensysteme zutreffen

Wenn Schaltgeräte Teil von Maschinen wie automatisierten Fertigungslinien oder Roboterzellen werden, greift die Maschinenrichtlinie 2006/42/EG. Das bedeutet, dass Unternehmen angemessene Risikobeurteilungen durchführen müssen, bei denen beispielsweise die Zuverlässigkeit der Steuerungssysteme, die korrekte Funktion von Not-Aus-Einrichtungen sowie die sichere Interaktion aller Komponenten mit bewegten Teilen berücksichtigt werden. Gleichzeitig gibt es ein weiteres wichtiges Regelwerk für Bereiche, in denen Explosionen auftreten können: Die ATEX-Richtlinie 2014/34/EU gilt für Geräte in Umgebungen wie Ölraffinerien, Bergwerken und Getreideverarbeitungsanlagen. Für diese gefährlichen Einsatzorte müssen Schaltgeräte strenge Prüfungen im Bereich des Explosionsschutzes bestehen. Geräte für Zone 1 erfordern in der Regel besondere Schutzmaßnahmen – entweder durch druckfeste Gehäuse mit der Kennzeichnung Ex d oder durch eigensichere Barrieren mit der Kennzeichnung Ex i. Auch die zulässigen Oberflächentemperaturen sind hier von großer Bedeutung, da sie den jeweiligen Gasgruppen und Zündtemperaturen entsprechend den möglicherweise vorhandenen explosionsfähigen Stoffen angepasst sein müssen.

Eine Doppelzertifizierung ist zwingend erforderlich, wenn Schaltgeräte sowohl für automatisierte Maschinen als auch für gefährliche Bereiche eingesetzt werden. und die technische Dokumentation muss die Konformität mit beiden Richtlinien – insbesondere bei gemeinsamen Komponenten wie SPS-Schnittstellen, Stromversorgungen und Gehäuseintegrität – eindeutig nachweisen, ohne deren unterschiedliche Bewertungskriterien zu vermischen.

ETL-Zertifizierungsanforderungen für Schaltgeräte in Nordamerika

UL 508A vs. UL 845: Auswahl des richtigen Standards für Ihre Schaltgeräte-Anwendung

Für Schaltgeräte, die in den nordamerikanischen Markt eingeführt werden, bestätigt die ETL-Zertifizierung die Einhaltung national anerkannter Sicherheitsstandards, die von einem von der OSHA akkreditierten Nationally Recognized Testing Laboratory (NRTL) verwaltet werden. Obwohl sowohl UL 508A als auch UL 845 sich auf Niederspannungs-Industrieanlagen beziehen, unterscheiden sich ihr Anwendungsbereich und ihre Zielsetzung grundlegend:

• UL 508A gilt für industrielle Schaltanlagen – maßgeschneiderte Gehäuse mit Relais, Schützen, Motorstartern und programmierbaren Steuerungen – die häufig in der Einzelteilfertigung und Prozessautomatisierung eingesetzt werden. Es legt den Schwerpunkt auf die Koordination von Komponenten, den Kurzschlussschutz und die Sicherheit der Feldverdrahtung.
• UL 845 umfasst Motorsteuerzentralen (MCCs): werkseitig montierte, modulare Systeme mit vertikalen Bussystemen, steckbaren Einheiten und zentraler Stromverteilung. Zu den Anforderungen gehören die Überprüfung der Stromtragfähigkeit der Sammelschienen, das thermische Management unter Volllastbedingungen sowie die mechanische Verriegelung von ausziehbaren Einheiten.

Die Auswahl des richtigen Standards hängt vor allem von der tatsächlichen Funktion des Systems ab, nicht nur von der Betriebsspannung. Wenn Unternehmen hier einen Fehler machen, entstehen erhebliche Probleme. Ein Beispiel hierfür ist die Zertifizierung mehrerer Motorsteuerungszentren nach UL 508A statt nach den korrekten UL-845-Spezifikationen durch Hersteller. Auch branchenübliche Audits bestätigen dies: Eine Analyse der Daten aus dem Jahr 2022 ergab, dass nahezu die Hälfte (ca. 42 %) aller Zertifizierungsverzögerungen auf die ursprüngliche falsche Wahl des Standards zurückzuführen war – eine beträchtliche Zahl. Erfahrene Unternehmen wissen daher, dass sie bereits in der Entwurfsphase Fachleute von einer anerkannten Prüfstelle (NRTL) hinzuziehen müssen. Die enge Zusammenarbeit mit diesen Experten während der Kurzschlussprüfungen und thermischen Modellierungen spart später Kosten und beschleunigt die Markteinführung der Produkte. Niemand möchte zusätzliche Kosten für Nachbesserungen tragen, sobald die Serienfertigung bereits angelaufen ist.

CE vs. ETL für Schaltanlagen: Wichtige Unterschiede im Zertifizierungsprozess, bei der Aufsicht und beim Marktzugang

Zu wissen, wie sich die CE- und ETL-Zertifizierungen unterscheiden, ist bei der weltweiten Bereitstellung von Schaltanlagen von großer Bedeutung. Die CE-Kennzeichnung bedeutet im Wesentlichen, dass der Hersteller erklärt, sein Produkt erfülle die EU-Anforderungen wie beispielsweise die Richtlinie über elektrische Betriebsmittel für Niederspannung, die Richtlinie zur elektromagnetischen Verträglichkeit, die Maschinenrichtlinie und gegebenenfalls sogar die ATEX-Richtlinien. Damit erhält der Hersteller Zugang zu allen 31 Ländern des Europäischen Wirtschaftsraums. Benannte Stellen sind jedoch nicht für jedes Produkt erforderlich – lediglich für solche, die gemäß bestimmter Richtlinien als hochrisikobehaftet eingestuft sind, etwa im Rahmen der ATEX-Richtlinie oder bestimmter Teile der Maschinenrichtlinie. Dennoch müssen Unternehmen stets umfassende Unterlagen führen, darunter technische Dokumente, durchgeführte Risikobewertungen sowie sämtliche Prüfergebnisse, da Aufsichtsbehörden jederzeit unangekündigt auftauchen und die Einhaltung der Vorschriften überprüfen können.

Der ETL-Zertifizierungsprozess funktioniert anders, da er eine Validierung durch eine externe Stelle erfordert, die von der OSHA als NRTL anerkannt ist, und sowohl amerikanische als auch kanadische Vorschriften wie UL 845, UL 508A oder CSA C22.2 Nr. 14 einhält. Der Prozess beschränkt sich nicht nur auf die Prüfung von Mustern zu Beginn. Es finden regelmäßige Besuche in Fabriken, Kontrollen entlang der Produktionslinien und wiederholte Tests im Zeitverlauf statt, um sicherzustellen, dass alles weiterhin konform bleibt. Obwohl dieser zusätzliche Aufwand länger dauert – normalerweise etwa vier bis sechs Wochen mehr als beim Erhalt eines CE-Kennzeichens – erhalten Hersteller dadurch ein höheres Maß an Sicherheit, dass ihre Produkte während ihrer gesamten Lebensdauer kontinuierlich die Anforderungen an Qualität und Sicherheit erfüllen.

Das Problem ist, dass diese Zertifizierungszeichen grenzüberschreitend nicht anerkannt werden. Die CE-Kennzeichnung reicht für Produkte, die in den USA oder Kanada verkauft werden, nicht aus, während die ETL-Zertifizierung Herstellern keinerlei Stellenwert verleiht, wenn sie ihre Waren auf den europäischen Markt bringen möchten. Für Unternehmen, die auf beiden Seiten des Atlantiks verkaufen wollen, bedeutet dies, dass sie für jede Region gesonderte Zertifizierungsverfahren durchlaufen müssen. Und glauben Sie mir: Niemand möchte sich kurz vor Projektabschluss mit diesem Problem herumschlagen. Die rechtzeitige Klärung dieser Zertifizierungen spart allen Beteiligten langfristig viel Zeit und Geld.

Vermeidung häufiger Zertifizierungsfehler bei Schaltgeräten: Lücken, Prüfungsfallen und Abhilfemaßnahmen

Mängel bei der Lichtbogenstoß- und Kurzschlussprüfung von Niederspannungsschaltgeräten

Bei der Zertifizierung von Niederspannungs-Schaltanlagen bilden die Lichtbogen-Einschlussfähigkeit und die Kurzschlussfestigkeit die grundlegenden Anforderungen – und genau hier versagen viele Systeme häufig während der Prüfung. Auch die Zahlen sprechen Bände: Etwa 30 % aller abgelehnten Zertifizierungen gehen auf Probleme zurück, dass diese Merkmale nicht ordnungsgemäß validiert wurden. Laut den ANSI/IEEE C37.20.7-Standards müssen Lichtbogenprüfungen bestätigen, dass die Abteile auch unter maximaler Einstrahlenergie intakt bleiben. In der Regel bedeutet dies, nachzuweisen, dass die Eindämmung unter 40 cal/cm² bleibt, um Mitarbeiter vor gefährlichen Expositionen zu schützen. Und nun zu den Kurzschlussprüfungen gemäß UL 1066 oder IEC 61439-1 Anhang BB. Auch diese Prüfungen sind keine optionalen Checks. Geräte, die als fähig angepriesen werden, 65 kA zu bewältigen, versagen oft bereits weit vor Erreichen der Hälfte dieser Belastung, wenn bei den Tests Faktoren wie unsymmetrische Ströme, Gleichstromanteile oder tatsächliche Fehlerdauern aus dem Feldbetrieb nicht berücksichtigt werden. Hersteller, die diese Details überspringen, erhalten Produkte, die auf dem Papier gut aussehen, aber in realen Szenarien spektakulär versagen.

Bei Audits werden regelmäßig drei systemische Lücken identifiziert:

• Die Abhängigkeit von generischen oder veralteten Prüfberichten anstelle einer projektspezifischen Validierung;
• Unvollständige thermisch-magnetische Koordinationsstudien—insbesondere dort, wo übergeordnete und untergeordnete Geräte über mehrere Ebenen hinweg interagieren;
• Ausschluss der Prüfung asymmetrischer Ströme und Gleichstromkomponenten bei modernen, gleichgerichteten oder mit erneuerbaren Energien integrierten Systemen.

Um bei Sanierungsmaßnahmen zu angemessenen Ergebnissen zu gelangen, müssen wir vollständige Sequenzprüfungen an tatsächlichen Serienprodukten durchführen – und nicht nur an Prototypen. Dazu gehören beispielsweise Prüfungen der elektrischen Festigkeit (Durchschlagspannungsprüfung), die Überprüfung des Übergangswiderstands, die Sicherstellung, dass mechanische Komponenten gemäß den Anforderungen nach IEC 61439-1, Abschnitt 10.3, ihre vorgesehene Lebensdauer erreichen, sowie die Validierung der Geräteleistung unter realistischer Last. Industriestandards wie ANSI/NETA ATS definieren Mindestanforderungen für derartige Prüfungen. So wird beispielsweise üblicherweise gefordert, dass Komponenten mindestens 10.000 Betriebszyklen überstehen müssen, um als langfristig zuverlässig zu gelten. Angesichts der erheblichen Kosten, die mit Lichtbogenunfällen verbunden sind – laut einer Studie des Ponemon Institute aus dem Jahr 2023 können diese je Vorfall zwischen mehreren hunderttausend und mehreren Millionen US-Dollar betragen – ist die strikte Einhaltung dieser Prüfprotokolle nicht nur eine bewährte Praxis, sondern zwingend erforderlich. Ohne gründliche, an etablierten Standards ausgerichtete Prüfungen riskieren Unternehmen sowohl die Ablehnung von Zertifizierungen als auch potenziell gefährliche Situationen im praktischen Betrieb.

FAQ-Bereich

Was sind die wichtigsten Richtlinien für die CE-Kennzeichnung von Schaltanlagen in der EU?

Zu den wichtigsten Richtlinien für die CE-Kennzeichnung in der EU gehören die Niederspannungsrichtlinie (LVD) 2014/35/EU und die Richtlinie zur elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV-Richtlinie) 2014/30/EU; zudem gelten ergänzende Kriterien gemäß der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG und der ATEX-Richtlinie 2014/34/EU für integrierte Systeme.

Was ist der wesentliche Unterschied zwischen UL 508A und UL 845 für Schaltanlagen in Nordamerika?

UL 508A gilt für industrielle Steuerungsschränke und legt den Schwerpunkt auf die Koordination der Komponenten sowie die Sicherheit vor Ort, während UL 845 Motorsteuerungszentralen (MCCs) abdeckt und sich auf modulare Systeme, Sammelschienenkonstruktion und Stromverteilung konzentriert.

Kann die CE-Kennzeichnung für Schaltanlagenprodukte in Nordamerika verwendet werden?

Nein, die CE-Kennzeichnung ist ausschließlich für den EU-Markt gültig; für den nordamerikanischen Markt ist hingegen die ETL-Zertifizierung erforderlich, die von einer von OSHA akkreditierten NRTL anerkannt wird.

Warum ist es wichtig, den richtigen UL-Standard für Schaltanlagen auszuwählen?

Die Auswahl des richtigen UL-Standards – beispielsweise UL 508A oder UL 845 – entsprechend der Anwendung und Funktion der Schaltanlage hilft, Zertifizierungsverzögerungen zu vermeiden und stellt die Einhaltung der Sicherheitsstandards sicher.