Die mobile ZPA36 prüft Schienenfahrzeuge mit AC-Stehspannung bis 100 kV – dort, wo das Fahrzeug steht. Damit verlagert sich die Hochspannungsprüfung aus dem Prüffeld in die Werkstatthalle – mit allem, was das für Absperrung und Bediensicherheit bedeutet. Dieser Beitrag geht den Prüfablauf Schritt für Schritt durch, zeigt, worauf dabei zu achten ist, und erklärt, warum die Anlage so konstruiert ist, wie sie konstruiert ist. Am Ende können Sie einschätzen, was eine mobile Prüfanlage leistet – und was sie für Ihren Prüffall mitbringen muss.
Die mobile Hochspannungsprüfanlage ZPA36 im Überblick
| Prüfspannung | 30 kV bis 100 kV AC, je nach Ausführung – regelbar ab 1 000 V |
| Aufbau | Zweiteilig: Leistungsteil und Bedienteil, bis zu 10 Meter voneinander getrennt |
| Hochspannung | Öltransformator mit Tubus-Ausgang, sinusförmige 50-Hz-Spannung, Schalten im Nulldurchgang |
| Messung | Integrierter Messteiler auf der Hochspannungsseite, kontinuierliche Regelung |
| Fehlererkennung | Stromgrenzwert, Arc- und Peak-Detection, Minimalstromüberwachung, zuschaltbare Rampe |
| Sicherheit | Zweikanaliger Sicherheitskreis nach EN 50191 und EN ISO 13849-1, Not-Aus, Signalleuchten |
| Mobilität | Fahrbar auf Rollen, Bauhöhe bis 1,985 m – optional mit Teleskopmast bis 5,5 Meter |
| Dokumentation | 15 Programmspeicher im Gerät, Protokolle über DataView 3 als PDF, CSV oder HTML |
Der Grund für die zweiteilige Bauweise ist ein sicherheitstechnischer: Der Bediener steht während der Prüfung außerhalb des Gefahrenbereichs. Warum der Spannungsbereich so weit reicht: Typische Prüfspannungen für AC-Stehspannungsprüfungen an Schienenfahrzeugen liegen – je nach Prüfobjekt und Anwendungsfall – bei etwa 34 kV, 38 kV, 55 kV oder 75 kV AC. Die Prüfspannung ist daher innerhalb des jeweiligen Bereichs frei wählbar – ab 1 000 V bis zum Maximalwert der Ausführung.
Der Prüfablauf Schritt für Schritt
1. Prüfbereich absperren
Das Einrichten des Prüfbereichs beansprucht den größten Teil der Zeit – und ist der Teil, an dem sich nichts einsparen lässt.
Der Prüfbereich wird mit Absperrständern abgegrenzt, mit Warnschildern gekennzeichnet und mit Signalleuchten versehen. Die Signalleuchten haben dabei eine konkrete Funktion: Sie machen den Zustand des Sicherheitskreises und damit die aktuelle Gefährdungslage von außen sichtbar.
Maßgeblich ist hier die EN 50191 (VDE 0104). Sie regelt das sichere Errichten und Betreiben elektrischer Prüfanlagen, ausdrücklich auch nichtstationärer – und genau dieser Fall liegt in der Werkstatthalle vor.
2. Die Anlage an das Fahrzeug bringen
Die ZPA36 steht auf Gummireifen mit extra großem Durchmesser und lässt sich durch die Werkshalle bis ans Gleis rollen. Für den Transport wird das Bedienteil auf die Grundplatte gestellt, die Kabel werden am seitlich angebrachten Kabelhalter aufgerollt.
Ist in der Halle eine Bühne vorhanden, kann die Anlage auch stationär dort installiert werden.
3. Hochspannung und Erdung anschließen
Die Hochspannung wird über einen oben aus dem Öltransformator herausgeführten Tubus ausgegeben. Von dort geht es entweder über ein isoliertes Hochspannungskabel zu einer Kontaktstelle im unteren Fahrzeugbereich – oder über den Teleskopmast nach oben aufs Dach.
Das andere Prüfpotenzial wird über ein Erdleitungskabel kontaktiert. Der Erdschalter im Kabel ist gegen unbeabsichtigtes Trennen der Steckverbindung arretiert.
Wo beide Leitungen am Fahrzeug angeschlossen werden, hängt vom Prüfobjekt und vom Prüffall ab – für die jeweilige Kontaktstelle gibt es passende Zangen, Klemmen und Prismen. Welches Zubehör wofür gebraucht wird, steht weiter unten im Abschnitt „Kontaktierung und Zubehör“.
4. Einschalten: die vier Betriebszustände nach EN 50191
Der Weg bis zur anliegenden Prüfspannung führt über vier klar getrennte Zustände:
- Außer Betrieb – das Prüfgerät ist ausgeschaltet.
- Betriebsbereit – das Gerät wird über den Schlüsselschalter eingeschaltet. Der zweikanalige Sicherheitskreis ist noch geöffnet, die grünen Signalleuchten leuchten.
- Einschaltbereit – der Sicherheitskreis wird geschlossen. Die Signalleuchten wechseln dabei von Grün auf Rot.
- In Betrieb – die Prüfung läuft, die roten Signalleuchten sind eingeschaltet oder blinken.
Ein Not-Aus-Schalter ist am Bedienpult angebracht.
5. Prüfen
Der eigentliche Prüfschritt dauert je nach Vorgabe oft weniger als eine Minute.
Die Anlage erzeugt eine sinusförmige 50-Hz-Ausgangsspannung und schaltet im Nulldurchgang, was Prüfobjekt und Anlage gleichermaßen schont. Die zuschaltbare Spannungsrampe ermöglicht ein schonendes Hochfahren statt eines harten Aufschaltens.
Erkennt die Anlage einen Isolationsfehler, schaltet sie ab. Der Fehler wird akustisch, optisch und über die Schnittstellen signalisiert und im Display eindeutig angezeigt. Der Spannungswert zum Zeitpunkt des Fehlers bleibt dabei im Display stehen – der Anhaltspunkt für die Eingrenzung der Fehlerstelle. Woran die Anlage einen Fehler erkennt, steht unten unter „Was in der Anlage steckt“.
6. Ergebnis dokumentieren
Die Messwerte werden entweder in ein Prüfprotokoll übernommen oder automatisiert gespeichert. Wie das im Detail aussieht, steht unten unter „Dokumentation und Software“.
Kontaktierung und Zubehör
Welche Stromkreise im Einzelfall gegen welches Bezugspotential geprüft werden, regelt die anzuwendende Norm. Die mechanische Kontaktstelle am Fahrzeug regelt sie nicht – die ergibt sich aus dem Fahrzeug selbst. Am Fahrzeug laufen alle Prüffälle auf zwei Aufgaben hinaus: einen belastbaren Bezugspunkt herstellen und die Hochspannung an der richtigen Stelle anlegen.
| Aufgabe | Typische Kontaktstelle | Passendes Zubehör |
|---|---|---|
| Bezugspotential herstellen | Schiene | Diagonal-Schienenzange DSA, magnetisches Kopplungsprisma |
| Bezugspotential herstellen | Fahrzeuggehäuse | Erdungszange mit Stahldorn EZS200 (bis 200 A) oder EZ400 (bis 400 A), Erdungsklemme für Kugelkopf |
| Hochspannung anlegen – oben | Stromabnehmer, Hauptfahrleitung auf dem Dach | Teleskopmast mit Drahtseil und Kontaktzange |
| Hochspannung anlegen – unten | Kontaktstellen im unteren Fahrzeugbereich | Isoliertes Hochspannungskabel direkt am Tubus, am anderen Ende verbunden mit Kabelschuh, Klemme oder Zange |
Der Stahldorn der Erdungszangen ermöglicht es, mit Druck satten Kontakt herzustellen.
Der Teleskopmast: Hochspannung aufs Dach bringen
Der Mast wird auf dem Prüfwagen neben dem Hochspannungstubus in einen hochisolierenden Aufnahmefuß in etwa 1,70 Meter Höhe gesteckt und ist darin drehbar gelagert. Ausgefahren wird er pneumatisch über eine seitlich angebrachte Handpumpe, eingefahren über eine Ablassvorrichtung. Er lässt sich bis maximal 5,5 Meter ausfahren.
Kontaktiert wird über ein Drahtseil. Das hat einen messtechnischen Grund: Das frei gespannte Seil arbeitet nach demselben Prinzip wie eine Freileitung, wodurch die kapazitiven Einflüsse der Umgebung größtenteils aufgehoben werden.
Bei ausgefahrenem Mast lässt sich das Seil noch etwa zwei Meter waagerecht zum Prüfobjekt ziehen. Damit erreicht man den Stromabnehmer ebenso wie die Hauptfahrleitung auf dem Dach, ohne die Anlage umstellen zu müssen. Zur Ausstattung gehören eine Seilstraffung mit Aufrollvorrichtung sowie eine Kontaktzange.
Muss dagegen im unteren Fahrzeugbereich kontaktiert werden, lässt sich der Mast abklemmen und stattdessen direkt am Tubus ein isoliertes Hochspannungskabel anschließen.
Was in der Anlage steckt
Messung und Regelung. Spannung und Strom werden direkt auf der Hochspannungsseite über einen integrierten Messteiler erfasst. Der Messteiler über den gesamten Spannungsbereich ermöglicht eine genaue Messung und die erforderliche hohe Dynamik, um Isolationsfehler sicher erkennen zu können. Die kontinuierliche Regelung hält die Prüfspannung konstant – auch bei Netzschwankungen.
Fehlererkennung. Ein einstellbarer Stromgrenzwert, Arc- und Peak-Detection arbeiten zusammen; letztere erfasst auch energiearme Durchschläge.
Minimalstromüberwachung. Kleinste Ströme, Kontaktierungsfehler und Kabelunterbrechungen werden zuverlässig erkannt. Das erhöht die Prozesssicherheit.
Sicherheit. Zwei zwangsgeführte Sicherheitsrelais, integrierte Signalleuchten und Anschlüsse für externe Sicherheitsperipherie erfüllen die Anforderungen der EN 50191. Zum Sicherheitskreis siehe den Einschub weiter oben.
Bedienung. Ein großes LED-Display zeigt Soll- und Istwerte; Fehler werden akustisch, optisch und über Schnittstellen signalisiert. Eine Tastatursperre verhindert versehentliches Verstellen, einzelne Tasten lassen sich gezielt sperren oder freigeben.
Dokumentation und Software
Bis zu 15 Prüfprogramme lassen sich im Gerät speichern und jederzeit abrufen – das macht wiederkehrende Prüfungen reproduzierbar. Die Anlage läuft dabei vollständig autark, ein PC ist nicht erforderlich.
Wird protokolliert, übernimmt das die Software ETL DataView 3: Prüfpläne erstellen, Ergebnisprotokolle als PDF, CSV oder HTML ausgeben – auf Wunsch mit eigenem Logo und individuellem Layout. Messwerte können zusätzlich kontinuierlich aufgezeichnet werden.
Für die Integration in bestehende Prüfumgebungen ist die Anlage über ASCII, DLL oder .NET fernsteuerbar und per RS232 sowie SPS anbindbar.
Wann und wo geprüft wird
Geprüft wird zu unterschiedlichen Anlässen. Die Typprüfung erfolgt am Muster, meist in Entwicklung oder Labor. Die Stückprüfung am einzelnen Erzeugnis, meist in der Fertigung. Die Wiederholungsprüfung wiederkehrend im Betrieb – in der Instandhaltung, in der Werkstatthalle oder am Werkstattgleis.
Eine mobile Prüfanlage passt zu allen drei Anlässen. Entscheidend ist weniger der Prüfanlass als die Umgebung: Ist eine Bühne vorhanden, lässt sich die Anlage stationär darauf installieren. Fehlt sie, wird sie an das Fahrzeug gefahren und die Hochspannung über den Teleskopmast nach oben gebracht.
Welche Norm im Einzelfall gilt, hängt vom Prüfobjekt ab. Für Schienenfahrzeuge sind unter anderem DIN EN 50343 (Installation von elektrischen Leitungen) und DIN EN 60077-1 (elektrische Betriebsmittel auf Schienenfahrzeugen) einschlägig. Die konkreten Prüfwerte und Abläufe sind der jeweils gültigen Ausgabe und den vertraglichen Vereinbarungen zu entnehmen.
Sie planen eine Hochspannungsprüfung an Schienenfahrzeugen und sind unsicher, welche Ausführung zu Ihrem Prüfobjekt passt? Sprechen Sie uns an – wir gehen Ihren Prüffall gemeinsam durch.
Häufige Fragen
Wie lange dauert eine AC-Stehspannungsprüfung am Schienenfahrzeug?
Der eigentliche Prüfschritt ist meist in unter einer Minute erledigt. Den weitaus größten Teil der Zeit beanspruchen das Einrichten des Prüfbereichs und die Kontaktierung.
Welche Prüfspannungen sind bei Schienenfahrzeugen üblich?
Je nach Prüfobjekt und Anwendungsfall liegen typische Werte für die AC-Stehspannungsprüfung bei etwa 34 kV, 38 kV, 55 kV oder 75 kV. Maßgeblich ist im Einzelfall die anzuwendende Norm beziehungsweise die vertragliche Vereinbarung.
Muss das Fahrzeug in ein Prüffeld gebracht werden?
Nein. Eine mobile Prüfanlage wird zum Fahrzeug gefahren – in die Werkstatthalle oder ans Werkstattgleis.
Warum ist die Anlage zweiteilig aufgebaut?
Damit der Bediener während der Prüfung außerhalb des Gefahrenbereichs steht. Das Bedienteil kann bis zu 10 Meter vom Leistungsteil entfernt platziert werden.
Wie wird auf dem Dach eines Triebfahrzeugs kontaktiert?
Über einen Teleskopmast, der auf dem Prüfwagen sitzt und pneumatisch bis maximal 5,5 Meter ausgefahren wird. Kontaktiert wird über ein Drahtseil, das sich noch etwa zwei Meter waagerecht zum Prüfobjekt ziehen lässt.
Welche Norm regelt den sicheren Betrieb einer Prüfanlage?
Die EN 50191 (VDE 0104) für das Errichten und Betreiben elektrischer Prüfanlagen, für die Sicherheitstechnik ergänzend die EN ISO 13849-1.
Erkennt die Anlage auch kleine Isolationsfehler?
Über Stromgrenzwert Arc- und Peak-Detection werden auch energiearme Durchschläge erfasst. Die Minimalstromüberwachung erkennt zusätzlich Kontaktierungsfehler und Kabelunterbrechungen.
