Die thermografische Prüfung elektrischer Anlagen nach DIN 54191, auch als Elektrothermografie bekannt, ist ein verpflichtendes, regelmäßiges Prüf- und Messverfahren zur Kontrolle der Sicherheit, einwandfreien Funktionalität und Brandschutzvorbeugung in Industrieanlagen jeglicher Art und ähnlichen Gebäuden wie Werkhallen oder Lager. Dabei ist die Thermografie ein wichtiger Bestandteil bei der Überprüfung elektrischer Anlagen, Fördermittel, Materialien und Werkstoffe. Häufig kommt dabei eine Wärmebildkamera zum Einsatz, um in den Anlagen eine umfassende und zerstörungsfreie Prüfung zu gewährleisten. Mit dieser Wärmebildkamera oder thermografischer Kamera lassen sich auch kleinste Fehler wie Risse oder Korrosion einfach und schnell erkennen. 

Dieses Verfahren spart den Betreibern und Besitzern von industriellen Anlagen viel Zeit und Kosten, denn diese spezielle Kamera vermindert auch Prüfabfälle. Die betreffenden Prüfstücke einer elektrischen Anlage werden nicht zerstört, sondern einer Reihe von eingehenden Tests unterzogen, damit etwaige Qualitätsmängel ausgebessert werden können.

Durchführung der Elektrothermografie nach DIN 54191

• Aufnahme aller Anlagen- und Betriebsmitteldaten und Standortinformationen
• Festlegung des Zeitpunktes für die Thermografie-Aufnahme
• Zur Aufdeckung fehlerhafter elektrischer Verbindungen und Betriebsmittel wird die Berührungsschutzabdeckung entfernt
• Mit Hilfe einer Wärmebildkamera wird berührungslos und unter Last der thermische Zustand von Elektro-Schaltanlagen aller Spannungsstufen sowie von elektrischen Betriebsmitteln aus geringer Distanz und optimalem Blickwinkel begutachtet
• Erstellung eines Infrarot- sowie Echtzeitbildes mit Temperaturwerten
• Aufnahme der Belastungssituation zum Zeitpunkt der Messung
• Aufnahme der Umgebungseinflüsse

Nach erfolgter Elektro-Thermografie der elektrischen Anlage und Betriebsmittel wird das Prüfsiegel mit Firmenkennung sowie der Angabe des nächsten Prüftermins angebracht.

Das amtliche Prüfsiegel für die thermografische Prüfung nach DIN 54191

Wenn die thermografische Prüfung elektrischer Anlagen nach DIN 54191 bestanden wird, erhält das geprüfte Gerät bzw. die Anlage ein amtliches Zertifikat und Prüfsiegel mit dem Datum der nächsten Prüfung, in der Regel sind das das Jahr und der Monat. Dieser Zeitraum ist unterschiedlich und kann nach der Art, Komplexität und Größe des Objekts zwischen wenigen Monaten und mehreren Jahren liegen.

Falls eine Prüfung versäumt wird, können empfindliche Geldstrafen und Restriktionen folgen, bis hin zu einer vorläufigen oder langfristigen Sperrung oder Stilllegung der Maschine oder Anlage. Werden bei einer thermischen Prüfung Schäden, Mängel oder Verschleiß erkannt, muss der Betreiber sie in einem kurzen Zeitraum von wenigen Wochen oder Monaten beseitigen und das Objekt erneut einer Prüfung vorlegen, bis das Prüfsiegel erteilt wird. Um den Ausfall der Maschinen oder ganzer Anlagen zu vermeiden, sollte der Betreiber elektrischer Anlagen deshalb unbedingt die gesetzlichen Prüfungsfristen beachten und die Kontrollen rechtzeitig organisieren.

Die Elektrothermografie dient der Kontrolle elektrischer Anlagen

Diese Prüfung gilt für eine weite Auswahl an Umgebungen und Materialien, und selbst kleine, schlecht sichtbare Fehler, Abnutzungen und Mängel werden durch die Thermografie schnell festgestellt. Dazu wird meistens eine Wärmebildkamera für die thermografische Prüfung eingesetzt. Damit können im Gegensatz zur mehr zentrierten Ultraschallprüfung auch größere Flächen und Umgebungen effizient untersucht werden.

Bei der thermografischen Prüfung wird in der Regel zwischen der passiven Thermografie und der aktiven Wärmefluss-Thermografie unterschieden. Bei beiden Verfahren werden Mängel bei Werkstoffen und in Anlagen festgestellt und dokumentiert. Wird die Thermografieprüfung verwendet, kann dies jedoch zu unterschiedlichen Resultaten bei den Messungen der Temperaturen führen. Ein Wärmeeintrag in einem geprüften Gegenstand kann z. B. aus einem Produktionsverfahren herrühren. Ist dies der Fall, wird dies als eine passive Thermografie bezeichnet.

Ein Wärmestrom im zu prüfenden Gegenstand kann aber auch von einer externen Energiequelle stammen, z. B. wenn eine Blitzlampe oder ein Halogenlicht zum Einsatz kommen. Werden solche Wärmequellen mit einer Wärmebildkamera gemessen, bezeichnet man dies als aktive Wärmefluss-Thermografie. Dabei wird mittels der Wärmebildkamera das Prüfobjekt einer pulsierenden Untersuchung durch die Elektrothermografie unterzogen. Mit diesem Verfahren werden auch kleinere, kaum merkliche Fehler und Mängel in tiefen Schichten konsequent erkannt und erfasst.

Mit der Wärmebildkamera wird die Thermografie durchgeführt

Die thermografische Prüfung elektrischer Anlagen nach DIN 54191 beruht auf einem einfachen Prinzip: Der elektrische Strom trifft dabei auf einen Widerstand, wodurch Wärme entsteht und die Temperatur des geprüften Gegenstandes ansteigen lässt. Falls die gemessene Temperatur von der Norm abweicht, kann dies bedeuten, dass ein Fehler vorliegt. In vielen Fällen zeigen solche Fehler eine erhöhte Wärmeproduktion an.

Die Prüfung per Elektrothermografie funktioniert nahezu berührungsfrei. Dadurch wird der geprüfte Gegenstand oder das Material nicht von einer Messung beeinflusst und kann ohne Einschränkungen weiterarbeiten. In einigen Fällen ist die Thermografie die einzige Möglichkeit, die Temperatur zu überprüfen, wenn jegliche Berührungen unmöglich sind oder ein Sicherheitsrisiko entstehen würde. Ansonsten würde nur die Möglichkeit bleiben, das zu prüfende Gerät oder die Anlage ganz oder teilweise abzuschalten, um es zu untersuchen, was bei vielen Betriebsabläufen die Arbeit unterbricht und hohe ökonomische Folgen mit sich ziehen kann.

Die thermografische Prüfung erfolgt recht einfach, praktisch und flexibel vor Ort. Oftmals sind nur das Bediengerät und eine kleine Thermokamera nötig, um ein Objekt ohne Einschränkungen des Betriebes genau zu untersuchen. Das elektrisch betriebene Gerät bzw. die Anlage müssen bei der Kontrolle allerdings unter Last stehen und sich im Betrieb erwärmen können. Die Messungen können sogar in einem Schaltschrank erfolgen, ohne dass dieser geöffnet werden muss.

Die thermografische Prüfung elektrischer Anlagen deckt viele Temperaturen ab

Die große Temperaturbreite ist ein anderer Vorteil der thermografischen Prüfung elektrischer Anlagen nach DIN 54191. In der Regel wird die thermografische Messung unter den allgemeinen Raumtemperaturen eines Betriebs oder eine Anlage durchgeführt, was einen problemlosen Durchgang ermöglicht. Bei herkömmlichen Raumtemperaturen kann die Messung mit einer Genauigkeit von bis zu 0,1 °C ausgeführt werden.

Bei Temperaturen über 100 °C, z. B. in heißen Umgebungen, Gießereien, Heizanlagen und bei Leuchtkörpern, geschieht diese Prüfung ohne große Einschränkungen. Zu beachten ist dabei allerdings, dass die Wärmekamera umschaltbare Kalibrierungen besitzt. Das ist vor allem im Einsatz in elektrischen Betrieben mit einem Klima unter -40 °C wichtig, wie in Kühllagern und in der Kältetechnik.

Die thermografische Messung beugt nicht nur Schäden an der Anlage und am Material sowie etwaige Produktionsausfälle vor, sondern sie erhöht auch die Sicherheit des Betriebspersonals und schützt damit vor Unfallkosten und Schadensersatzansprüchen. Auch das Risiko eines kompletten Betriebsausfalls und die Brandgefahr werden durch die thermischen Kontrollen deutlich reduziert.

Zertifiziertes Prüfungspersonal führt die thermografische Kontrolle durch

Die Elektrothermografie wird von einem speziellen Fachpersonal durchgeführt, dem Sachverständigen für Elektrothermografie, kurz auch Elektrothermograph genannt. Diese Person hat eine spezielle Qualifikation bei der VdS abgelegt und ist befugt, diese Prüfung offiziell abzunehmen. Thermographen arbeiten entweder selbstständig, in speziellen Elektroprüfungsfirmen oder bei einigen Unternehmen auch als Angestellte.

Das Prüfpersonal muss über weitreichende Kenntnisse über elektrische Anlagen und Maschinen sowie über die Thermografie verfügen, d. h. auch der Beurteilung thermografischer Ergebnisse und Fehleranalysen. Als Nachweis dient dazu die Zertifizierung nach DIN 54162 oder eine ähnliche Qualifikation.

Neben den Hauptinstrumenten (Wärmebildkamera und Messgerät) wird für die thermografische Prüfung weiteres, unterstützendes Werkzeug benötigt. Das erstreckt sich von Stromzangen, Isolierwerkzeug und Messgeräten für die Feuchtigkeit über Digitalkameras und Tablet-PCs und Smartphones mit speziellen Apps bis zu diversen Thermo-, Multi- und Anemometer. Diese Geräte sind insgesamt sehr klein und handlich und können komfortabel zu den Messungen in den Betrieben mitgenommen werden.