Schaltschränke haben die Aufgabe, elektronische Komponenten vor äußeren Einflüssen zu schützen, um Gebäude, Industrieanlagen oder kritische Infrastrukturen zuverlässig zu betreiben. Damit elektrische Anlagen auch im Fall starker Erdbeben funktionsfähig bleiben, braucht es Gehäuse, die auf entsprechende Belastungen vorbereitet sind. In diesem Blog erklären wir, worauf es bei der Wahl eines erdbebensicheren Schaltschranks ankommt und welche Normen es zu beachten gilt.
Erdbebenbedingte Schäden an elektrischen Anlagen
Ganz wichtig vorab: Ein erdbebensicheres Schaltschrankgehäuse allein reicht nicht aus, um den Funktionserhalt einer elektrischen Anlage während und nach einem Erdbeben zu garantieren. Angesichts der enormen Naturkräfte müssen auch das umgebende Gebäude sowie die eingebauten Komponenten auf die besonderen Anforderungen vorbereitet sein. Dennoch kommt dem Gehäuse eine Schlüsselrolle zu, denn hält der Schaltschrank dem Erdbeben nicht stand, ist mit dem Ausfall der Gesamtanlage zu rechnen.
Schadensarten durch Erdbeben
Je nach Stärke eines Erdbebens können verschiedene Schadensarten an einer elektrischen Anlage auftreten. Diese reichen von leicht reparierbaren Funktionsstörungen bis hin zu strukturellen Schäden, die einen Austausch der elektrischen Anlage erforderlich machen.
| Schadenstyp | Schadensbeschreibung | Schadensfolge |
| Funktionsstörungen | Lösen einzelner elektrischer Kontakte oder Kurzschlüsse, die durch vorhandene Sicherungseinrichtungen unterbrochen werden. | Kurzfristige Folgen: Die Anlage lässt sich durch einfache Reparaturen wieder in Betrieb nehmen. |
| Weitergehende Schäden | Elektronische Bauteile lösen sich von Tragschienen oder Montageplatten. | Mittelfristige Folgen: Wenn die Bauteile nicht wieder montiert werden können, ist ein Austausch von beschädigten Komponenten erforderlich. |
| Strukturelle Schäden | Der Schaltschrank wird durch das Erdbeben bewegt, ggf. aus seiner Verankerung gelöst, umgeworfen oder durch Außeneinwirkung beschädigt. | Langfristige Folgen: Schaltschrank muss ggf. ganz ersetzt werden. |
Normen für die Erdbebensicherheit
Um Schaltschränke gegen die kurz- bis langfristigen Folgen eines Erdbebens bestmöglich abzusichern, sollte Kenntnis über die wichtigsten Normen in diesem Bereich bestehen. Für Schaltschrankbauer sind dabei vor allem folgende drei Normen relevant:
| Norm | Inhalt |
| DIN EN/IEC 60068-3-3 | Beschreibt Verfahren für die seismische Prüfung von elektrischen Geräten und legt z. B. Methoden zur Simulation von Erdbeben fest. |
| EEE 693 | Standard für die seismische Qualifizierung von Schaltanlagen; definiert Prüfverfahren und Design-Richtlinien für komplette Schaltanlagen. Beinhaltet auch Vorschriften für Gebäude, Fundamente und Verankerung der Schaltschränke. |
| Telcordia GR-63-CORE | Keine Norm im eigentlichen Sinn, wird aber bei Ausschreibungen in den USA häufig verlangt. Basiert auf der regionalen Einteilung in Erdbebenrisikozonen (0–4; 0 = geringes Risiko, 4 = hohes Risiko) in den USA und definiert umfassende Anforderungen an die physische Robustheit von Schaltschränken. Dazu gehört eine möglichst hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber Erdbeben, aber auch gegenüber Feuchtigkeit, Feuer und Schadstoffen. |
Schaltschrank auf dem Rütteltisch
Eine Gemeinsamkeit aller drei Normen ist die Art und Weise, wie die Erbebentauglichkeit von Schaltschränken nachgewiesen werden muss. Mithilfe eines Rütteltischs wird der Schaltschrank Vibrationen und Schockbelastungen ausgesetzt und anschließend auf strukturelle Schäden untersucht. Nur wenn keine lasttragenden Teile, Verbindungen, Türen, Scharniere oder Verschlüsse beschädigt sind, gilt ein Schaltschrankmodell als erdbebensicher. Zwar unterscheiden sich die Anforderungen an die Rütteltisch-Prüfung bei den drei Normen im Detail, eine Zertifizierung nach Zone 4 (also der höchsten Risikostufe) der US-amerikanischen GR-63-CORE deckt aber die Anforderungen der beiden anderen Normen fast vollständig ab.
Stabil: Was einen Schaltschrank erdbebensicher macht
Um auf dem Rütteltisch und notfalls auch bei einem echten Erdbeben zu bestehen, hat sich eine Konstruktionsweise für Schaltschrankgehäuse bewährt, die einem alten Handwerkersprichwort folgt: „Dreieck besteht, Viereck vergeht“. Im Sinne der Fachwerkbauweise setzen sich die rechteckigen Außenrahmen dabei aus mehreren dreieckig verlaufenden Verstrebungen zusammen. Da auf die Streben somit fast ausschließlich Druck- oder Zugkräfte wirken, ist die gesamte Konstruktion äußerst belastbar.
Zubehörteile für höchste Erdbebensicherheit
Mithilfe des Erdbeben-Erweiterungsset von Rittal wird dieses besonders erdbebensichere Fachwerkprinzip auch auf die Großschränke vom Typ VX25 übertragen. Hierzu enthält das Erdbebenkit weitere Streben für die Außenseiten des Schaltschranks, um den rechteckigen Außenrahmen in mehrere Dreiecke aufzuteilen. Zudem sind auch spezielle Knotenbleche Teil des Kits mit denen die Winkel des Rahmens weiter versteift werden können. Diese Zubehörteile verstärken den Schaltschrank so weit, dass er selbst höchsten Anforderungen an die Erdbebentauglichkeit genügt. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, einen stabileren Erdbebensockel zu verbauen, der den Schrank erdbebensicher am Boden befestigt.
Tipp: In Erdbebenregionen empfiehlt sich das Aneinanderreihen von Schaltschränken. So kann eine höhere Steifigkeit erreicht werden.
Mit welchen Maßnahmen wird welcher Grad an Erdbebensicherheit erreicht?
| Schaltschrank | Maßnahmen | Getestetes Einbaugewicht in kg | Grad an Erdbebensicherheit |
VX25 800 x 2000 x 600 mm | Standardschrank
Komfortgriff Seitenwände Sockel (2024) | 200 | Telcordia GR-63-Core Zone 1 & 2 (2g Peak zw. 2-5Hz) |
VX25 800 x 2000 x 600 mm | Standardschrank
Komfortgriff Seitenwände Sockel (2024) | 200 | Telcordia GR-63-Core Zone 3 (3g Peak zw. 2-5Hz) |
VX25 800 x 2000 x 600 mm | Standardschrank
Komfortgriff Seitenwände Erdbebensockel Erdbebenkit | 500 | Telcordia GR-63-Core Zone 4 (5g Peak zw. 2-5Hz) |
Fazit
Schaltschränke für Erdbebenregionen müssen besondere Voraussetzungen erfüllen. Daher empfiehlt sich die Kenntnis einschlägiger Normen sowie die Verwendung von speziell zertifizierten Gehäusemodellen. Wie aufwendig der Bau eines erdbebentauglichen Schaltschranks letztendlich ist, hängt aber immer von den jeweiligen Projektanforderungen ab. Insbesondere wenn der Funktionserhalt der gesamten elektrischen Anlage gefordert ist, reicht es nicht aus, nur auf bereits getestete Schaltschrankmodelle zurückzugreifen. Stattdessen muss in solchen Fällen jeder Schaltschrank inklusive seiner Einbauten individuell getestet werden.
| Anforderung | Umsetzung | Ablauf |
| Strukturelle Integrität des Gehäuses bleibt intakt | Rückgriff auf bereits getestete Gehäusemodelle | Weniger Aufwand und kürzere Time-to-Market |
| Gesamte elektrische Anlage bleibt funktionstüchtig | Jeder Schaltschrank muss inklusive seiner Einbauten individuell getestet werden. | Mehr Aufwand und längere Time-to-Market |
FAQ
1. Warum ist Erdbebensicherheit bei Schaltschränken wichtig?
Schaltschränke schützen zentrale Komponenten der Energieverteilung und Steuerung. Wenn ein Gehäuse einem Erdbeben nicht standhält, drohen Funktionsstörungen, lose Bauteile oder strukturelle Schäden. Dies kann zum Ausfall der gesamten elektrischen Anlage führen.
2. Welche Arten von Schäden können Schaltschränke durch ein Erdbeben erleiden?
Erdbeben können Funktionsstörungen (z. B. gelöste Kontakte), weitergehende Schäden wie gelöste Komponenten oder sogar strukturelle Schäden verursachen. Letztere entstehen, wenn der Schrank bewegt, aus der Verankerung gelöst oder beschädigt wird.
3. Reicht ein erdbebensicheres Schaltschrankgehäuse allein aus?
Nein. Für den Funktionserhalt der gesamten Anlage müssen auch das Gebäude sowie die eingebauten Komponenten erdbebenfest ausgelegt sein. Ein stabiles Gehäuse ist wichtig, aber nur ein Teil der Gesamtschutzstrategie.
4. Welche Normen sind für erdbebensichere Schaltschränke relevant?
Wesentliche Richtlinien sind DIN EN/IEC 60068‑3‑3 (seismische Prüfverfahren), IEEE 693 (Qualifizierung von Schaltanlagen inkl. Gebäudeverankerung) und Telcordia GR‑63‑CORE (robuste Anforderungen anhand von Erdbebenzonen 0–4). GR‑63‑CORE Zone 4 deckt die meisten Anforderungen anderer Normen ab.
5. Wie wird die Erdbebentauglichkeit eines Schaltschranks getestet?
Die Prüfung erfolgt auf einem Rütteltisch, der Vibrationen und Schockbelastungen simuliert. Der Schaltschrank gilt als erdbebensicher, wenn keine lasttragenden Teile, Türen, Scharniere oder Befestigungen beschädigt werden.
7. Welche Zubehörteile erhöhen die Erdbebensicherheit zusätzlich?
Rittal bietet ein Erdbeben‑Erweiterungsset für den VX25, das zusätzliche Streben und Knotenbleche enthält. Diese verstärken den Rahmen und ermöglichen Zertifizierungen bis GR‑63‑CORE Zone 4. Ergänzend kann ein stabilerer Erdbebensockel für eine sichere Bodenverankerung eingesetzt werden.
Dr. Dirk Pieler
Executive Vice President Business Unit Industry Solutions bei Rittal
Mit langjähriger Erfahrung in der Industrie fördert Dirk Pieler die digitale Transformation und Automatisierung im Schaltschrankbau.