Leitfaden zur Messung von 'vagabundierenden' Strömen in elektrischen Anlagen im TN-System. Elektroinstallations- und Verteilungssysteme

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1 Leitfaden zur Messung von 'vagabundierenden' Strömen in elektrischen nlagen im TN-System Elektroinstallations- und Verteilungssysteme

2 Vagabundierende Ströme in Gebäuden 1. usgangssituation: Der Elektro-Fachmann wird gerufen, wenn elektrische Fehler oder Schäden auftreten: - Elektronische Geräte funktionieren nicht zuverlässig, - Bildschirme flimmern, - abgeschirmte Leitungen sind zerstört, - Beleuchtungssteuerung funktioniert nicht, - u.v.m. (siehe Bilder 1 und 2) Die Ursachen sind nicht immer direkt zu erkennen. Die Vermaschung und Vernetzung in Gebäuden hat zugenommen. Geräte, Gebäudeteile und nlagen werden durch Elektro- und IT-Netze miteinander verbunden, ohne dass jemand die uswirkungen bedacht hat. Bild 1 Bild 2 2. Folge Es fließen unter Umständen unkontrolliert Betriebsströme über alle leitfähigen Bauteile des Gebäudes. Dadurch entstehen Fehler, Schäden und auch undefinierbare Störungen, die niemand zunächst mit der Elektro- Installation in Verbindung bringt! Zum Beispiel: - korrodierte Rohrleitungen, Muffen etc. - korrodierte Blitzschutzanlagen - korrodierte Fundamenterder - korrodierte Metallfassaden - zerstörte Kugellager - u.a.m. (siehe Bilder 3-5) Bild 3 Bild 4 Durch vagabundierende Ströme sind die hin- und rückfließenden Ströme in den Kabeln nicht mehr gleich groß. Dadurch ist dieses Kabel aus EMV-Sicht nicht mehr neutral. Es entsteht ein niederfrequentes elektromagnetisches Feld im Bereich des Kabels, welches u.u. in der Nähe befindliche Geräte beeinflusst oder stört (Bild 6). b einer magnetischen Flussdichte von 0,5 bis 1,0 µt (Mikrotesla) können Bildschirme flimmern. Bild 4 Bild 5 3. Ursache Ursache ist vielfach die Grundinstallation, die häufig als TN-C-System ausgeführt ist und damit den heutigen nforderungen nicht mehr genügt. Dadurch kommt es häufig zu vagabundierenden Strömen in den Gebäuden. Vagabundierende Ströme sind für die Elektromagnetische Verträglichkeit ein Problem. Bild 6

3 Stand der Normung EMV-Gesetz EMV-Richtlinie 2004/108/EG Schutzziel: Elektrische Geräte müssen in einer definierten Umgebung bestimmungsgemäß funktionieren, ohne dass sie andere Geräte stören oder durch sie gestört werden. DIN VDE 0100 Teil 540 Errichten von Starkstromanlagen mit Nennspannungen bis 1000 V... Ist in einem Gebäude der Einbau von informationstechnischen nlagen vorgesehen oder zumindest zu erwarten, so wird, um mögliche Funktionsstörungen dieser nlagen zu vermeiden, empfohlen, a) im ganzen Gebäude keinen PEN-Leiter anzuwenden. (nmerkung: Im Falle eines TN-Systems ist das TN-S-System (-Netz) anzuwenden.)... Hinweise zum Messen: n Messen Sie unterbrechungsfrei mit einer Messzange. n Beachten Sie die Sicherheitsvorschriften. n Benutzen Sie nur sicheres, geprüftes Werkzeug. n Machen Sie sich mit der Handhabung der Mess- geräte vertraut. n Verwenden Sie Messgeräte (Messzangen) mit einer uflösung von 0,01 oder besser. n Dokumentieren Sie die Messergebnisse im Prüfprotokoll für vagabundierende Ströme. VDE 0800 Teil nwendung von Maßnahmen für Potenzialausgleich und Erdung in Gebäuden mit Einrichtungen der Informationstechnik 6.3. Wechselstromverteilungsanlage und nschluss des Schutzleiters... Die Wechselstromverteilungsanlage in einem Gebäude muss die nforderungen eines TN-S-Systems erfüllen. Diese macht es erforderlich, dass im Gebäude kein PEN-Leiter vorhanden sein darf.... DIN VDE V 0800 Teil (Vornorm) Elektrische nlagen von Gebäuden - Erdung und Potenzialausgleich für nlagen der Informationstechnik Beispiele für Messgeräte: Verträglichkeit von nlagen der Informationstechnik mit PEN-Leitern in Gebäuden... In Gebäuden, in denen eine bedeutende nzahl von Betriebsmitteln der Informationstechnik errichtet wird, oder in denen dies zu erwarten ist, müssen Überlegungen zur ufteilung von PEN-Leitern in Schutzleiter (PE) und Neutralleiter (N) hinter dem Einspeisepunkt angestellt werden, um die Möglichkeit von Problemen mit der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) (in besonderen Fällen auch von Überstromproblemen) auf den Schirmen der Signalleitungen zu reduzieren. Diese Probleme können von Neutralleiterströmen auf den Signalleitungen verursacht werden.... Fazit: Der nlagenschutz muss verbessert werden, ohne den Personenschutz zu vernachlässigen! 3

4 Überprüfung der vorhandenen nlagen durch Besichtigung, Prüfung, Messung Probleme: Schäden an Geräten Elektronische Geräte funktionieren nicht zuverlässig, Bildschirme flimmern, abgeschirmte Leitungen sind zerstört, Beleuchtungssteuerung funktioniert nicht, u.v.m. Probleme / Schäden 1Schritt Fließen im Gebäude vagabundierende Ströme? Messungen 1 und 2 (siehe Beispiel Seite 5) Bewertung: Der Differenzstrom (Messung 1) oder der Strom über die Potenzialausgleichsleitungen (Messung 2) sollte gegen Null gehen. vagabundierende Ströme? ja nein andere Ursachen 2Schritt 3Schritt 4Schritt 5Schritt Netzstruktur feststellen (skizzieren) (TN-C, TN-C-S, TN-S-System) - Wo erfolgt die uftrennung von PEN (TN-C-System) in N und PE (TN-S-System)? - Wo sind Verbindungen zwischen N und PE im Gebäude oder in Verteilungen? - Wo sind PE-Verbindungen zu Gebäudeteilen über geerdete Geräte? - Wo sind Potenzialausgleichs-Verbindungen zu leitfähigen Gebäudeteilen und Rohrleitungen? Welche Potenzialausgleichsleitungen führen vagabundierende Ströme? Messungen (siehe Beispiel Seite 5) Messungen 0,9 Messung 3.1: über Fundamenterder Messung 3.2: über Heizungsrohrsystem 3,4 Messung 3.3: über Wasserrohrsystem 1,2 Messung 3.4: Blitzanlage okay 0,0 Bewertung:! Der Stromfluss über Rohre und Fundamenterder führt zu Korrosion, was beim Fundamenterder zum Versagen der Schutzmaßnahme führen kann. Messung der Ströme in den Zuleitungen zu den Unterverteilungen Messungen 4.1, 4.2 und 5 (siehe Beispiel Seite 5) Bewertung: Messungen 4: TN-S-System Messung 4.1: ußenleiter + N Differenzstrom sollte gegen Null sein Messung 4.2: PE-Leiter Messung 5: Strom über PE-Leiter muss betriebsmäßig gleich Null sein TN-C-System (eine Messung um alle Leiter) Differenzstrom sollte gegen Null sein Maßnahme: lle Unterverteilungen, in deren Zuleitungen der Strom gegen Null geht, bleiben bei den weiteren Schritten unberücksichtigt. Messung der Ströme in den bleitungen der Unterverteilungen Messungen 6.1, 6.2, 7.1, 7.2, 8.1, 8.2 (siehe Beispiel Seite 5) Bewertung Treten bei den Messungen 6.1, 7.1 und 8.1 Differenzströme auf, so sind dieses bleit- oder Leckströme. Die Ströme der Messungen 6.2, 7.2 und 8.2 sind bleit-, Leckoder vagabundierende Ströme. Netzstruktur skizzieren Messungen der Potenzialausgleichsleitungen Messungen der bgangsstromkreise Messungen der bgangsstromkreise Maßnahmen planen und durchführen 4

5 Beispiel einer Netzstruktur und Messung vagabundierender Ströme Stromwerte sind willkürlich gewählte Werte. 5

6 Maßnahmen planen und durchführen Maßnahmen bei vagabundierenden Strömen in bestehenden elektrischen nlagen Wenn durch den beschriebenen Messablauf im TN-C-System festgestellt wurde, dass im Netz vagabundierende Ströme auf Potenzialausgleichsleitungen, Erdern usw. fließen, muss die Installation durch folgene Maßnahmen umgerüstet werden: Maßnahme 1: Umrüstung des Netzsystems von TN-C auf TN-S ab der Gebäudeeinspeisung Ändern der Kabelanlage von 4-polig (mit PEN) auf 5-polig (mit PE und N). Bei Umrüstung auf ein TN-S-System muss das 4-Leiter-Kabel der Zuleitung (L1, L2, L3, PEN) gegen ein 5-Leiter-Kabel (L1, L2, L3, N, PE) ausgetauscht werden. Vorübergehend kann bis zum späteren ustausch des Kabels wie folgt verfahren werden: Ein PE-Leiter wird zusätzlich parallel zu dem vorhandenen Kabel verlegt und der PEN- Leiter in blau und der blaue ußenleiter in schwarz umgekennzeichnet. Zusätzlich muss das Kabel am nfang und Ende mit einem entsprechenden Hinweis versehen werden! (Bild 1) 1.2. Integration einer neuen Verteilung in eine bestehende nlage bzw. Umrüstung der Schaltanlagen und Verteilungen auf 5-polig Umbau der Verbraucheranlage von TN-C- zum TN-S-System. Bild 1 Besser: Der PEN-Leiter wird an den Enden blau gekennzeichnet, siehe VDE 0100 T 510, Der Leiter behält die PEN-Funktion bei, wird aber nur als N-Leiter genutzt. Bild 2! Hinweis: Hinweis: grün/gelbe der im Kabel hat N-Funktion! grün/gelbe der im Kabel hat N-Funktion! Maßnahme 2: Entfernen von möglichen Verbindungen zwischen N- und PE-Leitern im Gebäude, in Schaltanlagen oder angeschlossenen Verbrauchern Maßnahme 3: ufspüren von Verbrauchern mit Leckströmen 6

7 Messprotokoll zur Erfassung vagabundierender Ströme Kopiervorlage Firmenstempel Kunde: nschrift: Messung der Einspeisung Objekt: Netzsystem: TN-C TN-C-S TN-S Messung 1.1: Messung 1.2: Messung 1.3: nein TN-C-System TN-C-S-Sy- Messung des Potenzialausgleich-Systems TN-S-System Messung aller bgangsstromkreise Maßnahmen: bitte ankreuzen Änderung des Netzsystems von TN-C- in ein TN-S-System. ufspüren eventueller Verbindungen zwischen N und PE-Leitern im Gebäude oder in der Schaltanlage. ufspüren von Verbrauchern mit Leckströmen. P - HK P-Fundamenterder Stromkreis Messung ja Messung L1-L3 / N Messung Differenzstrom PE Differenzstrom Keine vagabundierenden Ströme im Gebäude Weitere Maßnahmen erforderlich! ja nein 7

8 Umrüstung des Netzsystems von TN-C auf TN-S Beispiel nach Durchführung der Maßnahmen bei vagabundierenden Strömen in bestehenden elektrischen nlagen Liste der Veränderungen: uftrennung des TN-C-Systems in ein TN-S-System ab der Gebäudeeinspeisung. ustausch der Kabel und Leitungen von 4-polig (mit PEN) auf 5-polig (mit PE und N). Umrüstung der Schaltanlagen und Verteilungen auf 5-polig Entfernen der Brücken zur ufteilung des PEN-Leiters in PE- und N-Leiter. Regionalbüro Ost Motzener Straße Berlin Telefon: 030/ Telefax: 030/ Regionalbüro West Steinhof 5 a Erkrath Telefon: 0211/ Telefax: 0211/ duesseldorf@hensel-electric.de Regionalbüro Süd-West Im Vogelsgesang Frankfurt/Main Telefon: 069/ Telefax: 069/ frankfurt@hensel-electric.de Regionalbüro Nord Desbrocksriede Langenhagen Telefon: 0511/ Telefax: 0511/ hannover@hensel-electric.de Regionalbüro Süd Emmericher Straße 2a Nürnberg Telefon: 0911/ Telefax: 0911/ nuernberg@hensel-electric.de Gustav Hensel GmbH & Co. KG Elektroinstallations- und Verteilersysteme ltenhundem Gustav-Hensel-Straße Lennestadt Telefon: 02723/609-0 Telefax: 02723/ info@hensel-electric.de /5/11