EMV-gerechte Errichtung von Niederspannungsanlagen

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1 VDE-Schriftenreihe Normen verständlich 126 EMV-gerechte Errichtung von Niederspannungsanlagen Planung und Errichtung elektrischer Anlagen nach den Normen der Gruppen 0100 und 0800 des VDE-Vorschriftenwerks Dipl-Ing Herbert Schmolke 2008 VDE VERLAG GMBH Berlin Offenbach

2 Inhalt Vorwort 5 1 Bedeutung der EMV Rechtliche Bedeutung EG-Richtlinie und CE-Kennzeichnung EG-Richtlinien und Harmonisierte Normen EMV-Richtlinie, EMV-Leitfäden und EMV-Gesetz Auswirkungen für Planer und Errichter elektrischer Anlagen Wirtschaftliche Bedeutung 25 2 Regeln der Technik zur EMV in elektrischen Anlagen VDE-Normen Kurzbeschreibung der wichtigsten EMV-Normen DIN VDE (VDE ): E DIN IEC (VDE ): (Normentwurf) DIN VDE (VDE ): DIN VDE (VDE ): E DIN IEC /A2 (VDE ): (Normentwurf) 236 DIN VDE (VDE ): DIN V VDE V (VDE V ): (Vornorm) 238 DIN VDE (VDE ): DIN VDE (VDE ): DIN VDE 0101 (VDE 0101): Normen der Reihe DIN EN /-3/-4 (VDE /-3/-4) (Blitzschutznormen) 2312 DIN VDE (VDE ):

3 DlN EN (VDE ): DIN V VDE V (VDE V ): (Vornonn) 41 DlN EN (VDE ): DIN EN Bb! 1 (VDE 0855 Bb! 1): (infonnatives Beiblatt) 42 Sonstige Normen zum Thema EMV 43 Richtlinien und andere Schriften 43 Internationales Wörterbuch (mv) 43 VdS 2349 (Störungsarme Elektroinstallation) 44 VdS 3501 (lsolationsfehlerschutz in elektrischen Anlagen mit elektronischen Betriebsmitteln - RCD und FU) 44 VDI 6004 (Schutz der Technischen Gebäudeausrüstung, Blitz und Überspannung) 45 Begriffe und Definitionen Was bedeutet EMV? Begriffsbestimmungen Abkürzungen aus der Normenreihe VDE 0800 CBN BN, MESH-BN BRC SRPP 60 MET 61 Elektromagnetische Beeinflussung Das Beeinflussungsmodell 63 Störquelle und Störgröße 64 Grundsätzliches zu Störquellen 64 Feldgebundene Störquellen und Störgrößen 65 Elektrisches und magnetisches Feld 65 Bedeutung des elektrischen Feldes für die EMV 67

4 Bedeutung des magnetischen Feldes für die EMV Beeinflussungsfaktor: Strom 72 Beeinflussungsfaktor: Magnetisches Feld 73 Beeinflussungsfaktor: Frequenz und Stromänderungsgeschwindigkeit 74 Beeinflussungsfaktor: Induktivität 76 Bedeutung des elektromagnetischen Feldes für die EMV 81 Leitungsgebundene Störquellen und Störgrößen Die Spannung als Störgröße bei Berücksichtigung Ohm'scher Widerstände 85 Die Spannung als Störgröße bei Berücksichtigung induktiver Widerstände 88 Induktiver Widerstand von Mehraderleitungen und -kabeln 88 Induktiver Widerstand von Einzelleitem 90 Auswirkung des induktiven Widerstands bei verschiedenen Stromänderungsgeschwindigkeiten bzw Frequenzen 91 Transiente Überspannungen Auswirkungen von Überspannungen durch Schaltvorgänge 93 Überspannungen durch Blitzschlag 97 Auswirkungen von Überspannungen durch Blitzschlag 103 Überspannungskategorien 107 Beurteilung des Überspannungsrisikos 109 Besonderheiten bei Oberschwingungen III III Oberschwingungen als Störgröße I 16 Die Ausbreitung der Störung 116 Das Drehfeld der Oberschwingungen 117 Die Blindleistung der Oberschwingung " 118 Auswirkungen von zwischenharmonischen Oberschwingungen 123 Störquellen, die Oberschwingungen erzeugen Gleichrichtung 124

5 Frequenzumrichter 126 PhasenanschnittssteuerunglDimmen 129 Magnetisierungsvorgänge 130 Besondere Begriffe beim Thema Oberschwingungen Scheitelfaktor/Crestfaktor ~ 132 Gesamt-Oberschwingungsstrom [0 133 Klirrfaktor und der Oberschwingungsgehalt k 133 Grundschwingungsgehalt g Verzerrungsfaktor d und der THD-Wert " Auswirkungen von Oberschwingungen Transformatoren 136 Drehende Maschinen 136 Leistungsschalter 136 Blindleistungsverluste 137 Stromverdrängung (Skineffekt) 137 Neutralleiterüberlastung 138 Kompensationsanlagen 141 Messgeräte 142 Störstrahlungen 143 Störsenke 143 Kopplungen 145 Einleitung 145 Galvanische Kopplung 146 Kapazitive Kopplung 147 Induktive Kopplung 148 Strahlungskopplung Maßnahmen gegen elektromagnetische Beeinflussung Das Netzsystem 152 Darstellung der Netzsysteme 152 Das TN-System 154

6 Die Verträglichkeit des TN-Systems bezüglich der EMV 154 Der PEN-Leiter 155 Aussagen zum PEN-Leiters in den Normen 155 Der Hausanschlusskasten (HAK) 156 Die Einspeisung der Niederspannungs-Hauptverteilung (NHV) 159 Probleme bei bestehenden Gebäuden mit PEN-Leiter 161 Gebäudeverbindende Kabel und Leitungen im TN-C-System 164 Das TT-System 166 Das IT-System 169 Erdung des Netzsystems Die gemeinsame Erdungsanlage 169 Die Erdung Fundamenterder 171 Potentialausgleich 177 Der Potentialausgleich nach DIN VDE und Der Schutzpotentialausgleich 179 Der zusätzliche Schutzpotentialausgleich 181 Die kombinierte Potentialausgleichsanlage (CBN) nach VDE Gebäudeeinführung 184 Leitfähige Rohr- und Kanalsysteme 187 Metallene Gebäudekonstruktionen 188 Kabelträgersysteme 190 Funktions-Potentialausgleichsleiter 193 Potentialausgleichsverbindungen, 195 Maschenförmiger und sternförmiger Potentialausgleich 198 Das Potentialausgleichs-Netzwerk 198 Vergleich zwischen maschen- und sternförmigen Potentialausgleich 200 PotentialausgleichsringleiterlErdungssammelleiter (HRC) 202

7 Mesh-BN Systembezugspotentialebene (SRPP) Verschiedene Potentialausgleichsmaßnahmen im selben Gebäude Blitzschutz-Potentialausgleich Einbeziehung von leitfähigen Teilen, die in das Gebäude eingeführt werden Einbeziehung von leitfähigen Teilen innerhalb des Gebäudes Einbeziehung von aktiven Teilen der elektrischen Anlage Leitungsverlegung Grundsätzliche Anorderungen Geschützte Verlegung Stemförmige Energieversorgung Geeignete Leiteranordnung Verlegeabstände Einleitung Mindestabstände nach VDE Vermeidung von Schleifen Vermeidung von Störungen durch zusätzliche Potentialausgleichsverbindungen Vermeidung von Störungen durch besondere Leitungsführung Vermeidung von Störungen durch besonders geschirmte Kabel und Leitungen Schirmung gegen Störfelder Niederfrequente elektrische Felder (Nahfeldbedingungen) Magnetische Felder mit niedrigen und höheren Frequenzen Magnetostatische Schirmung Wirbelstromschirmung Hochfrequente magnetische und elektrische Felder Kabe1schirmung bei hohen Frequenzen

8 Gebäude- und Raumschinnung bei hohen Frequenzen 248 Besonderheiten bei der Kabelschirmung 248 Schirmanschluss 248 Verlegung von geschirmten Kabeln 253 Besonderheiten bei Kabeln im Außenbereich Kabel mit stromtragfähigem Schinn 254 Kabel in besonderen Schirmrohren oder -kanälen 256 Verlegung in besonderen Kabelkanälen 256 Verdrillte Leitungen 256 Bewertung von Kabelschinnen 258 Besonderheiten bei der Raum- oder Gebäudeschirmung Raum- und Gebäudeschinnung nach Gesichtspunkten der EMV 260 Berücksichtigung des Blitzschutzes nach VDE Filtennaßnahmen bei Oberschwingungen Arten und Auswahl von Filtern 270 Montage von Filtern, 274 Ausführung des Schaltschranks 278 Einleitung 278 Vorbereitende Überlegungen 279 Auswahl und Montage 280 Aufteilung des Schaltschranks in Zonen 280 Sammelschienenaufbau und -anordung, 283 Schutzklasse und Potentialausgleichsverbindungen 283 Leitungsverlegung 284 Schinnung des Schaltschranks, 287 Überspannungsschutz und schaltbedingte Störfelder 288 Aufstellung des Schaltschranks 291 Einzelmaßnahmen 292 Besonderheiten bei Frequenzumrichterantrieben 292 Einleitung 292

9 5812 Zwei grundsätzliche Anforderungen bei Frequenzumrichterantrieben Potentialausgleich, Leitungsverlegung und Schirmung Filterung Primäre Filter Sekundäre Filter Sinusfilter du/dt-filter Sonstige Filter Besonderheiten bei USV-Anlagen Besonderheiten bei bestehenden Gebäuden mit TN-C-Systemen Alternative Möglichkeiten Umwandlung eines TN-C-Systems in ein TN-S-System Überwachung eines sauberen TN-S-Systems Vorbeugung von Korrosionen Wie entsteht Korrosion? Chemische Korrosion Elektrochemische Korrosion Korrosion durch Konzentrationselemente Korrosion in Erdungssystemen Vermeidung von Korrosion Planung und Dokumentation Die Planung in Phasen Die Entwurfsplanung Die Ausführungs- oder Detailplanung Die Bauphase Die Dokumentation Darstellung des Gesamtkonzeptes 327

10 633 Kabellisten Stromlaufpläne Netzpläne der Energieverteilung Fundamenterderpläne Potentialausgleichspläne Dachaufsicht Kabeltrassenpläne Besondere Kabelpläne Kennzeichnungen PfÜfbericht Sonstige Listen Prüfung elektrischer Anlage unter Berücksichtigung deremv Messgeräte Strommessungen Feldmessungen Netzanalysen Sonstige Messgeräte und Zubehör Die Erst- und die WiederholungspfÜfung SichtpfÜfung Messungen Feldmessungen Strommessungen Ströme in aktiven Leitern Ströme in nicht aktiven Leitern Differenzstrommessungen in Verteileranlagen Messung im Einspeisebereich Messungen in Abgängen Messung der Endstromkreise Netzanalyse 347

11 Literatur 351 Normen " ", " 351 RichtlinienlLeitfäden 355 Fachliteratur 356 Stichwortverzeichnis 359