Prüfung von Elektroinstallationen

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1 Leitfaden für die Prüfung von Elektroinstallationen 1 von 15

2 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis Theoretische Vorbetrachtungen Einführung Gesetzlicher Rahmen Systematisierung und Begriffsdefinition Erstmalige Prüfung Prüfprozeduren Allgemeine Vorinformationen Ablauf der Prüfprozedur Besichtigen Erproben Praktische Messverfahren Messung der Schleifenimpedanz Messgeräte Messverfahren Messbeispiel Messung des Erdungswiderstands Messgeräte Messverfahren Messung bei Fehlerstromschutzeinrichtungen (RCD) Messgeräte Messverfahren Messbeispiel Sonderprüfung Quellenangaben von 15

3 1. Theoretische Vorbetrachtungen 1.1 Einführung Trotz der durchaus gängigen Vorstellung, eine ortsfeste, fachmännisch installierte und abgenommene Anlage sei statisch und somit in ihrem technischen Zustand einwandfrei, ist durch den Gesetzgeber eine regelmäßige Prüfung vorgesehen. Warum ist das so? Elektrische Installationen obliegen im Rahmen ihrer Existenz dauerhafter Belastungen und das sowohl während der Nutzung als auch in unbenutzten Zeiträumen, beispielsweise durch Witterungseinflüsse oder ungewollte Beschädigungen. Im Betrieb wirken vorrangig Belastungen, die aus Schaltvorgängen oder kurzzeitigen Überlastungen durch im Netz befindliche Verbraucher resultieren. Die Summe dieser Einflüsse hat zur Folge, dass eine vorbeugende Wartung sowie eine regelmäßige Instandhaltung von elektrischen Anlagen immanente Bestandteile für einen effektiven, zuverlässigen und vor allem sicheren Betrieb sind Gesetzlicher Rahmen Aus diesen Gegebenheiten resultiert die Forderung nach einer fachgerechten Prüfung elektrischer Betriebsmittel, um Sicherheit für Personen und Gegenstände beispielsweise durch Minimierung der Brandgefahr zu maximieren. Als gesetzliche Rahmenwerke für die Prüfung elektrischer Betriebsmittel gelten vorrangig folgende: Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung, DGUV Vorschrift 3 (ehemals BGV A3), 5 VDE zum Errichten von Niederspannungsanlagen Teil 6: Prüfungen VDE zum Betrieb von elektrischen Anlagen Betriebssicherheitsverordnung BetrSichV Energiewirtschaftsgesetz EnWG 1.3. Systematisierung und Begriffsdefinition Betriebsmittel Betriebsmittel kategorisieren die unterschiedlichen Gegenstände bzw. Komponenten, die dem Anwenden elektrischer Energie oder der Verarbeitung von Informationen im Kontext der Fernmeldebzw. Informationstechnik dienen. Entsprechend ihrer Beschaffenheit wird generell zwischen stationären/ ortsfesten und nicht stationären/ ortsveränderlichen Betriebsmitteln unterschieden. Weiterhin finden zur Bewertung die vorherrschenden technisch-physikalischen Charakteristika Anwendung. Aus den Eigenschaften eines Betriebsmittels ergeben sich Ansprüche hinsichtlich der Anforderungen an dessen Prüfung. Prüffrist Die DGUV Vorschrift 3 5 schreibt vor, dass eine Prüfung auf ordnungsgemäßen Zustand in bestimmten Zeitabständen zu erfolgen hat sowie ferner die Fristen so zu bemessen sind, dass entstehende Mängel, mit denen gerechnet werden muss, rechtzeitig festgestellt werden. ($5 Abs. 1). Präzisiert werden diese Zeitangaben dann im Anhang 1 zur DGUV Vorschrift 3, wie in Tab. 1 ersichtlich wird. Die Forderungen hinsichtlich der Prüffrist gelten weiterhin als erfüllt, wenn entsprechende ortsfeste Anlagen und Betriebsmittel ständig überwacht werden. Das gilt im Speziellen, wenn sie kontinuierlich von Elektrofachkräften instandgehalten bzw. durch messtechnische Maßnahmen im Rahmen des Betreibens geprüft werden. 3 von 15

4 Im Rahmen der elektrotechnischen Sonderprüfung können Prüffristen für elektrische Anlagen in besonderen Einsatzgebieten variieren. So können Zwischenprüfungen vorgeschrieben sein, die die Fristen der wiederkehrenden Prüfung halbieren. Entsprechende Aussagen dazu treffen die Regelwerke der DGUV beispielsweise ist die elektrotechnische Sonderprüfung nach DGUV Vorschrift 3 für Hebezeuge obligatorisch. Elektrofachkraft Als Elektrofachkraft gilt laut DGUV Vorschrift 3 2 Abs. 3, wer auf Grund seiner fachlichen Ausbildung, Kenntnisse und Erfahrungen sowie Kenntnis der einschlägigen Bestimmungen die ihm übertragenen Arbeiten beurteilen und mögliche Gefahren erkennen kann. Betriebsmittel Elektrische Anlagen und ortsfeste Betriebsmittel Elektrische Anlagen und ortsfeste Betriebsmittel in Betriebsstätten, Räume und Anlagen besonderer Art (DIN VDE 0100 Gruppe 700) Schutzmaßnahmen mit Fehler- / Stromschutzeinrichtungen in nichtstationären Anlagen Fehlerstrom-, Differenzstromund Fehlerspannungsschutzschalter in stationären Anlagen Fehlerstrom-, Differenzstrom und Fehlerspannungsschutzschalter in nicht stationären Anlagen Prüffrist (maximal) 4 Jahre 1 Jahr Prüfungsart Auf ordnungsgemäßen Zustand 1 Monat Auf Wirksamkeit 6 Monate arbeitstäglich Auf einwandfreie Funktion durch Betätigung der Prüfeinrichtung Prüfer Tab. 1: Wiederholungsprüfung elektrischer Anlagen und Betriebsmittel nach DVUG V. 3 Elektrofachkraft Elektrofachkraft oder elektrotechnisch unterwiesene Person bei Verwendung geeigneter Messund Prüfgeräte Benutzer 1.4. Erstmalige Prüfung Nach der Erstprüfung einer elektrischen Anlage im Vorfeld deren Inbetriebnahme muss ein Prüfbericht erstellt werden. Dieser muss Aussagen dazu treffen, in welchem Umfang die Anlage überprüft wurde. Weiterhin müssen Aufzeichnung zur Besichtigung sowie Ergebnisse des Erprobens und Messens getätigt werden. Sollten Fehler entdeckt werden, die eine sichere Inbetriebnahme der elektrischen Anlage verhindern, müssen diese vor der Inbetriebnahme korrigiert werden, um eine Konformität der elektrischen Anlage nach DIN VDE 0100 sicherzustellen. Hierbei muss der Prüfbericht, sowohl bei Erstprüfungen als auch nach Erweiterung nur auf Grundlage der gesetzlichen Vorgaben und Normen erstellt werden. 4 von 15

5 2. Prüfprozeduren 2.1. Allgemeine Vorinformationen Erstprüfung Neben den wiederkehrenden Prüfungen innerhalb vorgegebener Prüffristen ist ebenso eine initiale Prüfung nach Aufbau der elektrischen Anlage vorgeschrieben. Diese muss nach Fertigstellung und noch vor der Erstinbetriebnahme erfolgen. Zur Erstprüfung sind dem prüfenden, befähigten Elektrofachpersonal Schaltpläne, Diagramme und/ oder Tabellen zur Verfügung zu stellen, mit denen der Aufbau der Anlage, besonders hinsichtlich Art und Aufbau der Stromkreise sowie der Identifizierung von Schutz-, Trenn- und Schalteinrichtungen und deren Kennzeichnung nachgewiesen werden, vorzulegen. Die Erstprüfung muss ebenfalls nach wesentlichen Änderungen innerhalb der elektrischen Anlage erfolgen. Ergreifen von Vorsichtsmaßnahmen Im Rahmen der Prüfung müssen Vorsichtsmaßnahmen ergriffen werden, um Gefahren für Personen und Tiere zu vermeiden und Eigentum sowie Betriebsmittel nicht zu beschädigen. Das gilt für Normal- als auch Fehlverhalten innerhalb der zu prüfenden elektrischen Anlage Ablauf der Prüfprozedur Besichtigen Im Rahmen der Besichtigung findet eine Begehung und visuelle Bestandsaufnahme des elektrischen Betriebsmittels durch die Elektrofachkraft statt. Die Besichtigung dient dazu, sicherzustellen ob das Betriebsmittel den Sicherheitsanforderungen der entsprechenden Norm entspricht das Betriebsmittel entsprechend der Normen und Herstellerangaben konzeptioniert und errichtet worden ist und das Betriebsmittel ohne sichtbare, die Sicherheit beeinträchtigende Beschädigungen ist. Vor allem dient die Besichtigung dazu, über die optische Erscheinung Rückschlüsse auf den Zustand des Betriebsmittels zu ziehen. Nach DIN VDE muss das Besichtigen der elektrischen Anlage folgende Überprüfungen umfassen: Schutzmaßnahmen gegen elektrischen Schlag Vorhandensein von Brandabschottungen und andere Vorkehrungen gegen Feuerausbreitung sowie Schutz gegen thermische Einflüsse Korrekte Auswahl der Leiter, also Kabel, Leitungen und Stromschienen, entsprechend Strombelastbarkeit und Spannungsfall Auswahl und Integration von Schutz- und Überwachungsgeräten Vorhandensein und richtige Anordnung von geeigneten Trenn- und Schaltgeräten Auswahl der elektrischen Betriebsmittel und der Schutzmaßnahmen entsprechend der äußerlich wirkenden Einflüsse Ordnungsgemäße Kennzeichnung von Neutral- und Schutzleiter Anordnung von einpoligen Schaltgeräten in den Außenleitern Kennzeichnung der Stromkreise, Überstrom-Schutzeinrichtungen, Schalter, Klemmen, usw. Ordnungsgemäße Leiterverbindungen Vorhandensein und korrekte Verwendung von Schutzleitern (Schutzpotentialausgleichsleiter) Leichte Zugänglichkeit zur Bedienung, Kennzeichnung und Instandhaltung 5 von 15

6 Erproben Nach der Besichtigung erfolgt eine Erprobung der elektrischen Anlage. Maßgeblich dafür ist die Durchführung von Prüfverfahren, die in DIN VDE versammelt sind. Die im Rahmen der Prüfung verwendeten Mess- und Überwachungsgeräte müssen der DIN EN entsprechen. Sollten Äquivalente verwendet werden, müssen diese gleiche Leistungsmerkmale und gleiche Sicherheit aufweisen. Hierbei ist eine Berücksichtigung der Herstellerangaben angeraten. Im Rahmen der Erprobung müssen folgende Prüfungen, vorzugsweise in eben jener Reihenfolge, durchgeführt werden. Andere Prüfverfahren, als die hier angegebenen Referenzen sind zulässig, sofern gleichwertige Ergebnisse erzielt werden können Durchgängigkeit der Leiter Hier wird eine Prüfung der elektrischen Durchgängigkeit vorgenommen. Diese Durchgängigkeit wird bei Schutzleitern, einschließlich Schutzpotentialausgleichsleiter über die Haupterdungsschiene, sowie allen aktiven Leitern bei ringförmigen Endstromkreisen durchgeführt. Grenzwerte für den Widerstand sind in der DIN VDE nicht vorgegeben. Die Elektrofachkraft orientiert sich an entsprechenden Leitungsdaten und den üblichen Übergangswiderständen Isolationswiderstand der elektrischen Anlage Es wird der Isolationswiderstand zwischen den aktiven Leitern und dem mit der Erde verbundenen Schutzleiter bestimmt. Eine Verbindung der aktiven Leiter während der Prüfung ist zulässig. Sollten Überspannungs-Schutzeinrichtungen oder andere Betriebsmittel verbaut sein, die im Rahmen der Prüfung beschädigt bzw. selbige beeinflussen können, müssen diese während der Messung abgeklemmt werden. Sonderfälle hierzu regelt die DIN VDE Für den Isolationswiderstand gelten folgende Mindestwerte: Nennspannung des Stromkreises [V] Messgleichspannung [V] Isolationswiderstand [MΩ] SELV und PELV 250 0,5 Bis einschießlich 500V, sowie FELV 500 1,0 Über 500V ,0 Tab. 2: Mindestwerte für den Isolationswiderstand nach DIN VDE Schutz durch SELV, PELV oder durch Schutztrennung Im Falle des Schutzes durch SELV, PELV oder durch Schutztrennung muss eine Trennung der Stromkreise nachgewiesen werden. Die gemessenen Widerstandswerte müssen mindestens denen in Tab. 2 entsprechen Widerstände von isolierenden Fußböden und isolierenden Wänden Ist dies der Fall, müssen mindestens drei Messungen in demselben Raum durchgeführt werden. Davon muss eine ungefähr 1 Meter von berührbaren, fremden, leitfähigen Teilen, die beiden anderen in größeren Abstand durchgeführt werden. Die Messung des Widerstandes erfolgt mit Nennspannung bei Nennfrequenz der elektrischen Anlage. Diese Messreihe muss für jede entsprechende Oberfläche im Raum wiederholt werden. Entsprechend der Beschaffenheit des zu prüfenden Betriebsmittels sind nach DIN VDE Anhang 1 unterschiedliche Prüfverfahren anzuwenden, auf die im Folgenden eingegangen werden 6 von 15

7 soll. Maßgeblich hierfür ist das Vorliegen von Wechsel- oder Gleichspannung sowie die auftretende Nennspannung in der elektrischen Anlage. Wechselstrom-Systeme: Die Messung kann unter (1) Verwendung der Nennwechselspannung oder unter (2) Verwendung niedrigerer Wechselspannungen erfolgen. Wird (2) angewandt, so erfolgt eine Messung bei mindestens AC 25V und zusätzlich eine Isolationsprüfung unter einer Gleichspannung von mindestens DC 500V für elektrische Anlagen mit Nennspannungen 500V bzw. DC 1000V Prüfspannung für elektrische Anlagen mit Nennspannungen > 500V. Aus Gründen der Sicherheit im Rahmen der Messung ist für auftretende Netzspannungen von mehr als 50V der Ausgangsstrom auf maximal 3,5mA zu begrenzen. Für die Messung ist die Verwendung folgender Spannungsquellen möglich: Die (a) geerdete Systemspannung am Messpunkt, die (b) Ausgangsspannung eines Isoliertransformators oder eine (c) unabhängige Spanungsquelle mit Nennfrequenz der zu prüfenden elektrischen Anlage. In den Fällen (b) und (c) ist die Spannungsquelle an einem Punkt für die Messung zu erden. Gleichstrom-Systeme: Im Rahmen der Messung in Gleichstrom-Systemen erfolgt die Isolationsprüfung für Systeme mit Nennspannungen 500V mit einer Prüfspannung von DC 500V. Für Systeme mit Nennspannungen > 500V erfolgt äquivalent zur Messung in Wechselstrom-Systemen die Prüfung mit einer Spannung DC 1000V. In Tab. 3 sind die Prüfspannungen für die Isolationsmessung von isolierenden Fußböden und Wänden zusammengefasst. Charakter der zu prüfenden elektrischen Anlage Anlagen- Nennspannung [V] Prüfspannung [V] Wechselstrom-System 500V Nennwechselspannung oder DC 500V > 500V Nennwechselspannung oder DC 1000V Gleichstrom-System 500V DC 500V > 500V DC 1000V Tab. 3: Zusammenfassung der Prüfspannungen für die Isolationsmessung nach DIN VDE Anhang Schutz durch automatische Abschaltung der Stromversorgung Die Prüfung der Maßnahmenwirksamkeit für den Fehlerschutz durch automatische Abschaltung der Stromversorgung erfolgt entsprechend der Beschaffenheit der elektrischen Anlage. (1) TN-Systeme: (a) Messung der Fehlerschleifenimpedanz (b) Prüfung der Kenndaten und/ oder Wirksamkeit der zugeordneten Schutzeinrichtung Stehen anlagenseitig die Berechnungswerte für die Fehlerschleifenimpedanz bzw. des Leiterwiderstandes des Schutzleiters zur Verfügung und kann die tatsächliche Beschaffenheit der in der Anlage verbauten Schutzleiter in Länge und Durchmesser geprüft werden, kann anstelle von (a) die Prüfung der elektrischen Durchgängigkeit der Schutzleiter erfolgen. 7 von 15

8 Hinsichtlich (b) gilt die Notwendigkeit des Besichtigens im Falle von Überstrom-Schutzeinrichtungen sowie das Besichtigen und Messen im Falle von Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen. (2) TT-Systeme: (a) Messung des Widerstandes R A des Erders für die Körper in der Anlage (b) Prüfung der Kenndaten und/ oder Wirksamkeit der zugeordneten Schutzeinrichtung (3) IT-Systeme: Die Einhaltung der Anforderungen muss durch Berechnung oder Messung des Fehlerstromes I d bei Auftreten eines ersten Fehlers im Außen- oder Neutralleiter nachgewiesen werden. Treten im Falle eines zweiten Fehlers ähnliche Bedingungen auf, wie im TT-System, ist der Nachweis dergleichen zu führen. Treten im Falle eines zweiten Fehlers ähnliche Bedingungen auf, wie im TN-System, ist der Nachweis dergleichen zu führen. Prüfverfahren der Fehlerschleifenimpedanz Im Vorfeld der Prüfung der Fehlerschleifenimpedanz muss eine elektrische Durchgangsmessung durchgeführt werden. Die gemessene Fehlerschleifenimpedanz muss DIN VDE genügen. Die Messung im zu prüfenden Stromkreis erfolgt sowohl mit als auch ohne Anschluss einer variablen Last. Die Fehlerschleifenimpedanz berechnet sich nach der Formel Z = U 1 U 2 I R mit Z Fehlerschleifenimpedanz U 1 gemessene Spannung, ohne Lastwiderstand I R Strom durch den Lastwiderstand U 2 gemessene Spannung, mit Lastwiderstand 8 von 15

9 3. Praktische Messverfahren 3.1. Messung der Schleifenimpedanz Messgeräte Die im Rahmen der Messung der Schleifenimpedanz verwendeten Messgeräte müssen hinsichtlich der Anforderungen an Sicherheit, Funktion und Messgenauigkeit den Ansprüchen der DIN VDE genügen. Diese Anforderungen umfassen unter anderem folgende Aspekte: (1) Die Betriebsmessabweichung darf innerhalb des Messbereiches nicht größer als ± 30% bezogen auf den Messwert betragen. (2) Bei auftretenden Ausgleichsvorgängen durch Belastung mit der Belastungseinrichtung dürfen Fehlergrenzen nicht überschritten werden. (3) Wird der Widerstand einer nicht fest angeschlossenen Messleitung als Vorwegabzug einkalibriert, muss dies erkenntlich sein und bei Messbereichsumschaltung und Funktionsänderung vom Wert her erhalten bleiben. (4) Es ist sicherzustellen, dass während der Messung im zu prüfenden Netz keine Gefahr durch Berührungsspannungen an der Messstelle von > 50V auftreten. (5) Wird das Messgerät einer Spannung von 120% seiner Nennspannung ausgesetzt, darf der Anwender keiner Spannung ausgesetzt werden, die die zulässige Berührungsspannung überschreitet, das Messgerät darf nicht beschädigt werden und weiterhin dürfen Schutzeinrichtungen nicht ansprechen. (6) Wird das Messgerät einer Spannung von 173% seiner Nennspannung ausgesetzt, darf für die Dauer von 1 Minute der Anwender nicht gefährdet und das Messgerät nicht beschädigt werden sowie weiterhin keine Schutzeinrichtungen ansprechen. Weiterhin lauten die DIN VDE Aussagen zu Art und Umfang von auf dem Messgerät angebrachten Beschriftungen sowie der zugehörigen Betriebsanleitung wie folgt: Aufschriften (zusätzlich zu IEC ): (a) Bereich des Wirkanteils der Schleifenimpedanz bzw. des daraus ermittelten Kurzschlussstromes unter Einhaltung der unter (1) angegebenen Fehlertoleranzen (b) Nennspannung des Messgerätes (c) Nennfrequenz des Messgerätes (d) Leistungsfaktor cos ϕ der Belastungseinrichtung, falls > 18 Betriebsanleitung (zusätzlich zu IEC ): (a) Angaben zur Belastungseinrichtung, falls deren Leistungsfaktor cos ϕ > 18 (b) Prüfstrom und Belastungszeit (c) Bereich der Netzspannung, innerhalb dessen die unter (2) angegebenen Messabweichungen nicht überschritten werden (d) Bereich der Schleifenimpedanz mit Betrag und Winkel, innerhalb dessen die unter (1) angegebenen Messabweichungen nicht überschritten werden (e) Hinweis auf mögliche Fehlerquellen 9 von 15

10 (f) Angaben über den Einfluss von Schwankungen der Netzspannung und anderen Netzeinflüssen, falls das Messergebnis dadurch beeinflusst wird Weiterhin gelten für Messgeräte entsprechend der DIN VDE folgende Anforderungen hinsichtlich deren Prüfung zusätzlich zu den Festlegungen in IEC : (A) Die Betriebsmessabweichung ist zu ermitteln und dabei die Eigenabweichung festzustellen (B) Die Einhaltung der Anforderungen aus (3) ist als Typprüfung nachzuweisen (C) Die Einhaltung der Anforderungen aus (4) ist als Stückprüfung nachzuweisen (D) Die Einhaltung der zulässigen Überlastbarkeit ist entsprechend der Anforderungen aus (5) und (6) als Typprüfung nachzuweisen (E) Alle Übereinstimmung der Prüfungen sind zu dokumentieren Messverfahren Die Schleifenimpedanzmessung wird durchgeführt, um die Sicherheit der elektrischen Anlagen im Falle eines auftretenden Fehlers bewerten zu können. Wird beispielsweise ein stromführender Leiter auf einen Erdleiter geschaltet, fließt ein Kurzschlussstrom, der eine Schutzvorrichtung (Sicherung, Leistungsschutzschalter) auslöst, um einen elektrischen Schlag oder einen Brand zu verhindern. Um sicherzustellen, dass der fließende Kurzschlussstrom groß genug ist, um ein Ansprechen der Schutzeinrichtung auszulösen, wird die Schleifenimpedanz gemessen. Wesen der Schleifenimpedanzmessung ist es, einen sich aus der Impedanz ergebenden Strom zu bestimmen. Dieser gilt als Maß für die vorherrschende Schleifenimpedanz. Erwünscht ist ein möglichst großer Kurzschlussstrom, ergo eine möglichst geringe Schleifenimpedanz. Im Rahmen der Messung bleibt die normale Stromversorgung des elektrischen Betriebsmittels bestehen. Somit sind entsprechende Vorsichtsmaßnahmen zu ergreifen. Der Prüfende stellt eine Fehlerstromschleife, bestehend aus der Stromquelle, dem aktiven, ungeerdeten Leiter sowie dem Anschlusspunkt der Eingangsspannung, her. Für jeden in der Anlage vorhandenen Stromkreis wird nun eine Messung des fließenden Kurzschlussstromes durchgeführt. Im Folgenden erfolgt die Berechnung der vorliegenden Schleifenimpedanz nach folgender Formel: Z S U I mit Z S vorliegende Schleifenimpedanz U = Nennspannung der elektrischen Anlage I Abschaltstrom der jeweilig verbauten Schutzeinrichtung Messbeispiel Gängig in Haushaltsinstallationen ist der Einsatz eines Leistungsschutzschalters Typ B 16 A. Die beispielhafte Messung wird an einer Steckdose durchgeführt, die in der Haushaltsanlage mit entsprechender Schutzvorrichtung verbaut ist. In der Anlage herrscht eine Nennspannung von 230 V, wie es in Deutschland gemäß EN mit einer Toleranz von ± 23 V geregelt ist. Maßgeblich für die Bewertung des fließenden Fehlerstroms ist das Verhalten des verbauten Leistungsschutzschalters. Betrachtet man die Auslösecharakteristik dieses LS-Schalters, erkennt man eine Schaltschwelle für den magnetischen Kurzschlussauslöser, die bei dem 3- bis 5-fachen des Nennstromes liegt. Entsprechend der Typenkennung ist der Typ B 16 A für Nennströme von 16 A 10 von 15

11 konzipiert. Dementsprechend ist mit einem Auslösen im Kurzschlussfall bei Kurzschlussströmen zwischen 48 und 80 A zu rechnen. Für den Anwendungsfall wird folgende Annahme zugrunde gelegt: Im ungünstigsten Fall fließt also ein Mindeststrom von 80 A, bevor der Leistungsschutzschalter auslöst. Mit der oben angegebenen Formel errechnet sich hierfür eine Schleifenimpedanz von Z s 230 V 80 = 2,875 Ω Unter Berücksichtigung der Toleranzen der Netznennspannung nach EN sowie der oben angeführten Messtoleranzen der Messgeräte DIN VDE muss die Schleifenimpedanz der elektrischen Anlage also unter 2,875 Ω liegen. Bestimmung der Schleifenimpedanz in TN-Systemen: Da die Messung bei Raumtemperatur durchgeführt wird, muss berücksichtigt werden, dass im Fehlerfall die hohe Stromstärke des Fehlerstromes den Leiter erwärmt, was zu einer höheren Impedanz führt. Daher darf die maximale Schleifenimpedanz nur 2/3 des oben bestimmten Wertes Z S betragen. Dementsprechend erfolgt für die Messung der Schleifenimpedanz in TN-Systemen die Berechnung nach folgender Formel: Z S 2 3 U 0 I A mit Z S vorliegende Schleifenimpedanz U 0 Nennwechselspannung der elektrischen Anlage gegen Erde (Sternpunkt) I A Abschaltstrom der jeweilig verbauten Schutzeinrichtung Bestimmung der Schleifenimpedanz in IT-Systemen: Durch die Verbindung der beteiligten Betriebsmittel in einem IT-System über einen gemeinsamen Schutzleiter, muss für den ungünstigsten Fall von einem Doppelfehler ausgegangen werden. Hier fließt der doppelte Abschaltstrom der jeweilig verbauten Schutzeinrichtung, was die Berechnung der Schleifenimpedanz folgendermaßen verändert: Z S U 0 2I A mit Z S vorliegende Schleifenimpedanz U 0 Nennwechselspannung der elektrischen Anlage gegen Erde (Sternpunkt) I A Abschaltstrom der jeweilig verbauten Schutzeinrichtung 11 von 15

12 3.2. Messung des Erdungswiderstands Die Messung des Erdungswiderstandes via Messbrücke und zweier zusätzlicher Hilfserdern ist ein relativ aufwendiges Messverfahren, weshalb sich in der Praxis die Messung der Fehlerschleifenimpedanz bewährt hat Messgeräte Die im Rahmen der Messung der Schleifenimpedanz verwendeten Messgeräte müssen hinsichtlich der Anforderungen an Sicherheit, Funktion und Messgenauigkeit den Ansprüchen der DIN VDE genügen Messverfahren Wesen des Messverfahrens nach DIN VDE ist, dass zwischen Erder (T) und Hilfserder (T 1 ) ein Wechselstrom mit konstantem Wert angelegt und zum Fließen gebracht wird. T und T 1 müssen so weit voneinander entfernt sein, dass sich die Ausbreitungswiderstände beider Erder nicht gegenseitig beeinflussen. Im halben Abstand zwischen T und T 1 wird ein zweiter Hilfserder T 2 in die Erde eingebracht. T 2 darf in diesem Fall ein Metallspieß sein. Mit Hilfe des zweiten Hilfserders wird der Spannungsfall zwischen T und T 2 gemessen. Unter Ausschluss einer gegenseitigen Beeinflussung der Ausbreitungswiderstände der Erder ergibt sich der Erdungswiderstand nach folgender Formel: R E = U E I E mit R E vorliegender Erdungswiderstand U E Spannung zwischen T und T 2 I E Strom, der zwischen T und T 2 fließt Zum Sicherstellen einer korrekten Messung sind zwei weitere Messungen durchzuführen. Hierzu wird der zweite Hilfserder T 2 einmal 6 Meter zum Erder T hin sowie einmal 6 Meter zum Erder T weg relativ zur ersten Messung in die Erde eingebracht. Stimmen die drei Ergebnisse weitestgehend überein, wird der Mittelwert der drei Messungen als vorliegender Erdungswiderstand R E des Erders T bestimmt. Für den Fall, dass keine Übereinstimmung zwischen den Messwerten vorliegt, wird die Messung mit größeren Abständen für die Positionen des zweiten Hilfserders T 2 in der zweiten bzw. dritten Messung wiederholt. Alternative Messverfahren Die Messung nach dem klassischen Verfahren der Erdungswiderstandsmessung gestaltet sich oft als schwierig. Gerade im Rahmen der Prüfung innerhalb Fertigungsanlagen oder dicht bebautem Umfeld erlauben es die räumlichen Gegebenheiten oft nicht, entsprechende Hilfserder platzieren zu können. Laut DIN VDE sind hier alternative Messverfahren vorgesehen, die die Messung des Erdwiderstands ersetzen. Neben der Messung der Fehlerschleifenimpedanz ist auch die Messung des Erdschleifenwiderstands mittels Stromzangen möglich. Dieses Messverfahren ist zulässig bei vorhandenen Erdverbindungen in einem System mit vermaschter Mehrfacherdung für entsprechende TN- bzw. TT-Systeme. Bei Messungen in TT-Systemen mit unbekannter Erdung wird die Schleife im Rahmen der Messung durch eine temporäre Verbindung zwischen Erdung und Neutralleiter hergestellt. In diesem Fall sollte das Netz während Herstellen und Trennen dieses Quasi-TN-Systems abgeschaltet werden, um Risiken 12 von 15

13 durch Stromflüsse, die aus der Differenzspannung zwischen Neutralleiter und Erde entstehen können, zu vermeiden. Über eine erste Zange wird eine Messspannung in die Schleife induziert. Der in dieser Schleife entstehende Strom wird über eine angebrachte zweite Zange gemessen. Im Folgenden kann der vorliegende Schleifenwiderstand durch folgende Formel berechnet werden: R S = U S I S mit R S vorliegender Erdschleifenwiderstand U S in die Erdschleife induzierte Spannung I S in der Erdschleife resultierender Stromfluss Entsprechend der Gesetze für die Parallelschaltung von Widerständen kann angenommen werden, dass der Gesamtwiderstand der elektrischen Anlage dem gemessenen Schleifenwiderstand entspricht. Geringe Abweichung hin zu einem kleineren Wert sind möglich Messung bei Fehlerstromschutzeinrichtungen (RCD) Nach DIN VDE muss im Rahmen der Funktionsprüfung von Fehlerstromschutzeinrichtungen (RCDs, FI) nachgewiesen werden, dass im Falle einer Auslösung die zulässige maximale Berührungsspannung nicht überschritten wird sowie, bei Vorhandensein des Bemessungsdifferenzstromes, die vorgeschriebene Schaltzeit eingehalten wird Messgeräte Die im Rahmen der Prüfung von Fehlerstromschutzeinrichtungen verwendeten Messgeräte müssen den Anforderungen der DIN VDE entsprechen. Erfolgt die Abschaltung der Stromversorgung über einen Fehlerstromschutzschalter des Typ B, so sind zur Prüfung Messgeräte mit ansteigendem Gleichstrom geeignet Messverfahren Die Prüfung von Fehlerstromschutzeinrichtungen erfolgt in zwei Phasen: (1) Einspeisung eines Fehlerstromes, der ca. 1/3 des Bemessungsfehlerstromes der verbauten Fehlerstromschutzeinrichtung (RCD oder FI-Schutzschalter) beträgt. Die auftretende Berührungsspannung wird gemessen und auf den tatsächlichen Bemessungsfehlerstrom hochgerechnet Im Rahmen der Messung wird der Fehlerstromschutzschalter nicht ausgelöst. Durch den geringeren Strom sowie die kurze Prüfdauer wird eine Gefährdung der prüfenden Elektrofachkraft weitestgehend vermieden. Wird bei der Messung der Berührungsspannung der Grenzwert von 50 V (25 V für besondere Anwendungsfälle, beispielsweise Krankenhäuser) überschritten, wird die betroffene Anlage für die zweite Phase der Messung gesperrt. (2) Es wird eine Auslöseprüfung unter Nennfehlerstrom I ΔN durchgeführt und die Zeit bis zum Auslösen des RCD-/ FI-Schutzschalters unter Anzeigen der auftretenden Berührungsspannung gemessen. 13 von 15

14 Die einzuhaltenden Abschaltzeiten sind in DIN VDE festgelegt und in Tab. 4 für die Verwendung von TN-Systeme angegeben. Nennspannung [V] Abschaltzeit [s] 230 0, > 400 0,1 Tab. 4: Nennspannungen und maximale Abschaltzeiten für TN-Systeme nach DIN VDE Messbeispiel Gängig in Haushaltsinstallationen ist der Einsatz eines Leistungsschutzschalters Typ A 16 B. Beispielhaft für einen Bemessungsdifferenzstrom von I ΔN werden 30 ma angenommen. Die beispielhafte Messung wird an einer Steckdose durchgeführt, die in der Haushaltsanlage mit entsprechender Schutzvorrichtung verbaut ist. In der Anlage herrscht eine Nennspannung von 230 V, wie es in Deutschland gemäß EN mit einer Toleranz von ± 23 V geregelt ist. Entsprechend der Abschaltbedingungen für fest installierte Fehlerstromschutzschalter nach DIN CDE ist die Auslösezeit für diesen Fall mit 0,3 s festgelegt und muss im Rahmen der Messung erreicht werden Sonderprüfung Entsprechend den Festlegungen in der DGUV Vorschrift 3 ist für bestimmte Einsatzbereiche eine Sonderprüfung der elektrischen Anlagen nach DIN VDE vorgeschrieben. Diese Sonderprüfung umfasst vorrangig gesonderte Prüfintervalle, die sich von denen vergleichbarer Anlagen unterscheiden. Die elektrotechnische Sonderprüfung gilt obligatorisch für elektrische Hebezeuge. Im Rahmen der Prüfung von Aufzügen sind umfangreiche Messungen bereits Bestandteil der wiederkehrenden Prüfung. So ist beispielsweise eine Zwischenprüfung in der Mitte des Prüfzeitraumes zwischen zwei wiederkehrenden Prüfungen vorgeschrieben. 14 von 15

15 4. Quellenangaben [1] DIN VDE Errichten von Niederspannungsanlagen Teil 4: Schutzmaßnahmen, VDE- Verlag, 2007 [2] DIN VDE Errichtung von Niederspannungsanlagen Teil 6: Prüfungen, VDE-Verlag, 2008 [3] DIN VDE Elektrische Sicherheit in Niederspannungsanlagen bis AC 1000V und DC 1500V Geräte zum Prüfen, Messen oder Überwachen von Schutzmaßnahmen, VDE-Verlag, 2008 [4] DGUV Vorschrift 3 Unfallverhütungsvorschrift. Elektrische Anlagen und Betriebsmittel (ehemals BGV A3), Berufsgenossenschaft Energie Textil Elektro, von 15