# IEC 60079-11 — Geräteschutz durch Eigensicherheit 'i'

> IEC 60079-11 legt die Konstruktion und Beurteilung von eigensicheren elektrischen Betriebsmitteln für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen fest. Eigensicherheit (Ex i) ist die dominierende Schutzart für die Instrumentierung — sie begrenzt die elektrische Energie und die Oberflächentemperatur so, dass weder ein Funke noch eine heiße Oberfläche die umgebende Atmosphäre entzünden kann.

- Quelle : https://industryhub.site/de/standards/iec-60079-11
- Herausgeber : IEC
- Familie : Explosionsgefährdete Bereiche
- Status : current
- Erstveröffentlichung : 1976 (early IEC 79-11)
- Letzte Revision : 2023 (Edition 7)
- Ausgabe : 7
- Nächste Revision : Active maintenance
- Zugang : Paid (IEC webstore — ~250 CHF)
- Sprache : Deutsch

## Dokumentstruktur

- **IEC 60079-11:2023** — Geräteschutz durch Eigensicherheit 'i' : Einzeldokument. Legt die drei IS-Stufen (ia, ib, ic), die Entity-Parameter (Ui, Ii, Pi, Ci, Li), Prüfanforderungen, Beurteilungsverfahren und die Regeln für die Kombination von Komponenten zu eigensicheren Systemen fest (für vollständige Systemstromkreise wird auf IEC 60079-25 verwiesen).

## Schlüsselbegriffe

- **Prinzip der Eigensicherheit** : Begrenzung der elektrischen Energie UND der Oberflächentemperatur von Betriebsmitteln, sodass kein Funke (im Normalbetrieb ODER bei festgelegten Fehlerbedingungen) das umgebende Gas entzünden kann UND keine heiße Stelle die Zündtemperatur des Gases erreicht. Ergebnis: sicher auch bei vorhandenem Gas, auch bei internen Fehlern.
- **Ex ia** : Höchste IS-Stufe. Das Betriebsmittel bleibt sicher bei bis zu ZWEI unabhängigen angewandten Fehlern. Geeignet für Zone 0 (kontinuierlich explosionsfähige Atmosphäre). EPL Ga.
- **Ex ib** : Mittlere IS-Stufe. Betriebsmittel sicher bei EINEM Fehler. Geeignet für Zone 1 (gelegentlich explosionsfähige Atmosphäre). EPL Gb.
- **Ex ic** : Grundlegende IS-Stufe. Betriebsmittel sicher im Normalbetrieb, keine Fehlertoleranz. Geeignet nur für Zone 2 (selten explosionsfähige Atmosphäre). EPL Gc. Weniger strenge Prüfanforderungen.
- **Entity-Parameter** : Jedes IS-Gerät hat 5 Parameter, die beim Kombinieren von Geräten ÜBEREINSTIMMEN müssen: Ui (max. Eingangsspannung), Ii (max. Eingangsstrom), Pi (max. Eingangsleistung), Ci (innere Kapazität), Li (innere Induktivität). Die Uo/Io/Po/Co/Lo-Parameter der Barriere/des Trenners müssen diese Grenzwerte einhalten.
- **FISCO und FNICO** : Spezialisierte IS-Varianten für Feldbussegmente (Foundation Fieldbus, PROFIBUS PA). FISCO vereinfacht den Systementwurf durch vordefinierte Stammparameter (Uo, Io). Ermöglicht mehrere Geräte auf einem IS-Stamm ohne Neuberechnung pro Gerät.
- **Einfaches Betriebsmittel** : Geräte wie Thermoelemente, Schalter, RTD, die keine elektrische Energie speichern und keine formale Zertifizierung benötigen (Klausel 5.7). Können ohne Ex-Zertifikat in IS-Stromkreisen eingesetzt werden. Spart Kosten bei einfachen Sensoren.
- **Zündkurve** : Die empirische Beziehung zwischen Strom, Spannung, Induktivität und minimaler Zündenergie durch Funken. Die Ex i-Mathematik läuft darauf hinaus, unter allen glaubhaften Fehlerbedingungen unterhalb dieser Kurve zu bleiben. Die Norm liefert Anhänge mit Kurven für jede Gasgruppe.

## Warum Eigensicherheit die Instrumentierung dominiert

In einer Raffinerie findet man Ex d-Motoren (druckfest), Ex e-Klemmenkästen (erhöhte Sicherheit), Ex p-Steuerschränke (Überdruckkapselung) — aber die große Mehrheit der Instrumentierung (Tausende von Drucktransmittern, Niveauschaltern, Thermoelementen, Durchflussmessern) verwendet **Ex ia/ib-Eigensicherheit**. Warum?

1. **Kosten**: Ein Ex ia-Transmitter ist typischerweise 20-40 % günstiger als sein Ex d-Äquivalent (kein schweres druckfestes Gehäuse)
2. **Arbeiten unter Spannung**: Ex ia-Geräte können **unter Spannung** kalibriert, ausgetauscht oder gewartet werden — ohne Genehmigung — die Energie ist bereits zu gering zum Zünden. Ex d erfordert Abschalten des Stromkreises und Gasfreiheitsprüfung vor dem Öffnen.
3. **Kompatibilität mit 4-20-mA-Stromkreisen**: Der dominierende industrielle Signalstandard passt von Natur aus in IS-Grenzen (schleifengespeist 24 V, < 25 mA max. auch im Fehlerfall)
4. **Feldbus**: FISCO vereinfacht Mehrgeräte-Feldbussegmente
5. **Kleinere Kabelverschraubungen**, **leichtere Installation**, **einfachere Wartung**

Der Nachteil: Ex i ist **leistungsbegrenzt**. Man kann keinen 5-kW-Motor mit IS betreiben — dafür braucht man Ex d oder Ex e. IS gilt nur für Niedrigleistungskreise (typisch < 1 W pro Stromkreis).

## Die drei Stufen

| Stufe | Fehlertoleranz | Zonenverwendbarkeit | EPL | Anwendungsfall |
|---|---|---|---|---|
| **Ex ia** | 2 Fehler | Zone 0/1/2 | Ga | Im Tankinneren, um Entlüftungen (strengste Anforderungen) |
| **Ex ib** | 1 Fehler | Zone 1/2 | Gb | Um Prozessanlagen im Normalbetrieb |
| **Ex ic** | 0 Fehler | Nur Zone 2 | Gc | Außeninstrumentierung, gelegentliches Risiko |

Die meisten Anlagen standardisieren auf **Ex ia**, da der Kostenunterschied gegenüber ib/ic gering ist und die zusätzliche Flexibilität (jede Zone einschließlich Zone 0) es wert ist. Ex ic existiert für kostenempfindliche Zone-2-Installationen, ist aber weniger verbreitet.

## Der Entity-Parameter-Abgleich

Beim Verdrahten eines Transmitters an eine Barriere (oder einen galvanischen Trenner) muss der Stromkreis **entity-sicher** sein:

```
Transmitter (Feldseite)               Barriere (sichere Seite)
─────────────────────────             ──────────────────────────
Ui = max. Spannung       ≥   Uo = max. Ausgangsspannung Barriere
Ii = max. Strom          ≥   Io = max. Ausgangsstrom Barriere
Pi = max. Leistung       ≥   Po = max. Ausgangsleistung Barriere
Ci + Cc ≤ Co         (Ci Gerät + Cc Kabel ≤ zulässige Kapazität Barriere)
Li + Lc ≤ Lo         (Li Gerät + Lc Kabel ≤ zulässige Induktivität Barriere)
```

Dabei sind Cc und Lc die Kabelbeiträge (ca. 100 pF/m für typisches IS-Kabel, ca. 1 µH/m). Bei einem 200-m-Kabel sind das 20 nF + 0,2 mH — in der Regel weit innerhalb der Barrierentoleranz.

Wenn ein Parameter den Grenzwert überschreitet, ist der Stromkreis **nicht eigensicher** und muss neu konstruiert werden (andere Barriere, kürzeres Kabel, anderer Transmitter oder Abstufung auf Ex ib akzeptieren).

## Zener-Barriere oder galvanischer Trenner

Zwei Gerätetypen bieten die Schnittstelle auf der sicheren Seite:

**Zener-Barriere**: Passives Gerät mit Zener-Dioden, Schnellsicherungen und Widerständen. Begrenzt Uo/Io durch Begrenzung. Vorteile: günstig (~50 €), keine Spannungsversorgung erforderlich. Nachteile: erfordert **saubere Potentialausgleichsverbindung** zwischen Erde im Ex-Bereich und Erde im sicheren Bereich (sonst Erdschleifen). Einzelner Fehlerpunkt, wenn PE unterbrochen wird.

**Galvanischer Trenner**: Aktives Gerät mit internem Trenntransformator oder Optokoppler. Vorteile: KEINE Erdabhängigkeit, höhere Zuverlässigkeit, oft mit Signalumwandlung (4-20 mA Ein/4-20 mA Aus oder HART-transparent). Nachteile: teurer (~150-300 €), Spannungsversorgung erforderlich.

Bei Neuanlagen werden **galvanische Trenner zunehmend bevorzugt**, da die Erdungsanforderungen schwieriger zu warten sind und Trenner bessere Diagnosen bieten (einige melden Kurzschluss/Leitungsbruch an das Leitsystem).

## FISCO — der Durchbruch für Feldbus

Vor FISCO (eingeführt 1999) erforderte jedes IS-Feldbussegment individuelle Entity-Parameter-Berechnungen für jedes hinzugefügte Gerät. Das Hinzufügen oder Verschieben eines Transmitters war ein Verwaltungsaufwand.

FISCO definiert **standardisierte Stammparameter**: Wenn Ihr Feldbussegment + Spannungsversorgung + Kabel + Abzweigungen alle der FISCO-Norm entsprechen, können **beliebig viele FISCO-zertifizierte Geräte** ohne Neuberechnung hinzugefügt werden. Nur den Gesamtstrom prüfen und fertig.

Dies vereinfachte Foundation Fieldbus / PROFIBUS PA-Installationen in Ex-Umgebungen erheblich. Heute basieren die meisten IS-Feldbusinstallationen auf FISCO.

## Gängige Installationsmuster

**Muster 1: Punkt-zu-Punkt-IS-Stromkreis**
```
[Transmitter Ex ia] ────IS-Kabel─── [Zener-Barriere oder Trenner] ─── [LSR E/A]
        Zone 1                       Schaltschrank sichere Seite    Sichere Seite
```

**Muster 2: Multi-Drop HART über IS**
```
[Tx1] [Tx2] [Tx3]   ─IS-Kabel── [Multi-Drop-Barriere] ── [HART-Multiplexer] ─ LSR
   Jeder in Zone 1               Sichere Seite               Sichere Seite
```

**Muster 3: FISCO-Feldbussegment**
```
[Gerät 1 Ex ia] [Gerät 2 Ex ia] ... [Gerät N Ex ia]
       │                │                    │
       └──── FISCO-Stammkabel + Spannungsversorgung ──── Sichere Seite
       (bis zu ~16 Geräte pro Segment in typischer Ex i-Implementierung)
```

## Neuerungen in der Ausgabe 2023

Ausgabe 7 (2023) bringt:
- **Aktualisierte Zündkurven** mit besseren Daten für Wasserstoff und Ammoniak (Energiewende-Kraftstoffe)
- **Klärung der Behandlung von Betriebsmitteln mit gemischten Schutzmethoden** (Ex eb [ia]-Kombinationen)
- **Bessere Wireless/HF-Hinweise** für IS in Kombination mit eingebetteten Funkanlagen (Bluetooth Low Energy, LoRaWAN)
- **Aktualisierte Entity-Parameter-Konventionen** für Festkörperisolatorchips

Für die HART-Kommunikation über IS-Stromkreise erkennt die Norm jetzt ausdrücklich das HART-Signal als inhärent im Träger an, ohne separate Zertifizierung zu erfordern.

## Verbindung zu unseren Werkzeugen

Der **[4-20-mA-Skalierungsrechner](/de/tools/instrumentation/4-20ma-scaling)** übernimmt die Signal-/Messwert-Mathematik von IS-Stromkreisen einschließlich der NAMUR NE 43-Diagnosebänder. Der **[NAMUR-Frequenzstatus](/de/tools/instrumentation/namur-frequency)** behandelt Vibrations-Grenzstandschalter, die typischerweise als Ex ia in Zone 0/1 eingesetzt werden.

Zukünftige Arbeit: Ein Ex-Kennzeichnungsdecoder-Werkzeug + ein Entity-Parameter-Prüfwerkzeug würden sich natürlich in unsere Kategorie `/tools/instrumentation/` einfügen.

## Betroffene Branchen

Prozessindustrie (Instrumentierung überall), Öl und Gas (Offshore-Plattformen, Raffinerien), Pharmazeutische Industrie (Lösungsmittelhandhabungsbereiche), Chemie (Reaktorinstrumentierung), Lebensmittel und Getränke (Lösungsmittelextraktion)

## Referenzen & Vertiefung

- [IEC 60079-11:2023 — offiziell](https://webstore.iec.ch/publication/68611)
- [Pepperl+Fuchs — IS-Ingenieurleitfaden (kostenlos)](https://www.pepperl-fuchs.com/)
- [MTL Instruments — IS-Applikationshinweise](https://www.eaton.com/us/en-us/products/electronic-components/mtl-instruments.html)