Donnerstag, 15. März 2012

Schutzerdung

Notizen:
Betriebsmittelkennzeichen 

nach DIN 4001 + DIN VDE 0100 - 200 

 http://www.industrieetiketten.net/images/categories/116_kategorie_betriebsmittel.jpg


! Der wichtigste Leiter ist der Schutzleiter !

Schutzerdung
  • Die Schutzerdung ist eine durchgehende elektrische Verbindung aller leicht berührbaren nicht zum Betriebsstromkreis gehörenden, somit inaktiven, Metallteile mit dem Erdpotential
  • Diese Verbindung soll verhindern, dass im Fehlerfall des elektrischen Gerätes oder der Anlage eine hohe Berührungsspannung an den elektrisch leitfähigen Anlagen bzw. Geräteteilen auftreten kann
Schutzerdung

 http://www.zum.de/dwu/depot/pem303f.gif

Berührungsschutz
  • maximale, nicht gewollte Berührungsspannung von 50 V sollte nicht überschritten werden.
  • Elektrischer Berührungsschutz an Maschinen (dguv.de)
    Schutzmaßnahmen gegen gefährliche Körperströme

    http://www.hea.de/service/fachwissen/elektroinstallation/i/i-2-2/g12.png

    Elektrischer Strom und menschlicher Körper
    • ...
    Konzept des Schutzes gegen elektrischen Schlag
    • ...
    Schutzvorkehrungen für den Basisschutz
    • ...
    Schutzmaßnahmen nach Art der Vorkehrungen für den Fehlerschutz
    • ...
    Schutzvorkehrungen in elektrischen Betriebsstätten
    • ...
    Schutzklassen, Schutzarten
    • ...
    Regeln für die sichere Elektrizitätsanwendung
    • ...
    Erste Hilfe nach einem Stromunfall
    • ...
     Fehlerstromkreis 1 und 2

    http://www.power-p.de/Schutzmassnahmen/Schutz%20gegen%20elektrischen%20Schlag%20Lehrer%20Demo/Schutz%20gegen%20elektrischen%20Schlag-Dateien/TNS%20System.gif

    Zitat:

    Im TN-System ist der Sternpunkt des Transformators an der Trafostation über den Betriebserder (RB) geerdet
    • Alle Körper der Betriebsmittel der Verbraucheranlage sind mit diesem geerdeten Punkt durch den Schutzleiter PE und den PEN-Leiter verbunden
    Tritt ein Körperschluss auf,  
    • fließt der Fehlerstrom vom Außenleiter (L1, L2, oder L3) über die Fehlerstelle und PE bzw. PEN zum Trafosternpunkt (Fehlerstromkreis 1)
    und
    • die Schutzeinrichtung löst schnell aus, wenn die Stärke des Fehlerstromes die Auslösestromstärke Ia der Überstromschutzeinrichtung erreicht
    Dies ist gewöhnlich nur bei einem satten Körperschluss der Fall.

    Spannungstrichter
       http://www.ff-muehlhausen.de/Ausbildung/gefahren/elektrizitaet/spannungstrichter.png

      Bei Körperschluss mit größerem Übergangswiderstand an der Fehlerstelle verhindert der Potenzialausgleich das Auftreten einer zu großen Berührungsspannung.
      • Die vorgeschaltete Sicherung schaltet in einem solchen Fall erst nach längerer Zeit ab.
      Bei einem Bruch des PEN-Leiters als zweitem Fehler würde die volle Betriebsspannung am Gerätegehäuse auftreten. 
      • Um dies zu vermeiden, ist der PEN-Leiter mit der Erdung der Verbrauchsanlage (RA) verbunden werden. 
      • Damit wird dem Fehlerstrom ein zweiter Weg über das Erdreich zum Trafosternpunkt zur Verfügung gestellt. 
      Um auch in diesem Fall einen möglichst hohen Fehlerstrom entstehen zu lassen, der die Überstromschutzeinrichtung schnell zum Auslösen bringt, ist eine gute Erdung mit einem kleinen Erdungswiderstand von ca. 2 Ohm erforderlich. 
      • Dieser Wert ist mit einem fachmännisch ausgeführten Fundamenterder gut erreichbar. 

        ! Keine Anlage ohne Fehlerstromschutz !

          Fehlerschleife & Nullung (Neutralleiter-Schutzerdung)

          http://www.plazotta.info/Nullung/Fehlerschleife.jpg


          der Erdungswiderstand setzt sich aus folgenden Komponenten zusammen:
          • Widerstand des Erdungsleiter
          • Widerstand des Fundamenterderstahl
          • Ausbreitungswiderstand (Fundament)
          • Ausbreitungswiderstand (Erdreich)
          In der Praxis gilt das der Erdungswiderstand gleich der Summe der Ausbreitungswiderstände ist da die anderen Widerstandskomponenten in Vergleich vernachlässigbar sind.

          Der Erdungswiderstand ist im Fehlerfall ein Teil der Schleifenimpedanz
          • (der Weg der im Fehlerfall durch den Fehlerstrom durchflossen wird).
          Schleifenimpedanz 
          • Strangspannung (TN-Netz [TT=50V]) bzw. max. Berührungsspannung (TT-Netz [TN=230V])  / Nennfehlerstrom des FI (neu: RCD)
          • Schleifenwiderstand = Strangspannung / Nennfehlerstrom
          Erdungs- und Potenzialausgleichsanlagen
           http://www.erdungsmessung.com/assets/images/Logo.png 



          DIN VDE 0100, Teil 540
          • Errichten von Starkstromanlagen mit Nennspannungen bis 1000 V
          • Auswahl und Errichtung elektrischer Betriebsmittel: Erdung, Schutzleiter, Potentialausgleichsleiter
          • Der Betriebserder RB darf gemäß DIN VDE 0100 0 Ω - 2 Ω“betragen.
          Die Schleifenimpedanz ist der Widerstand der Stromschleife 
          •  (EVU-Station – Außenleiter – Schutzleiter
          bei einem Körperschluss
          • (leitende Verbindung zwischen Außenleiter und Schutzleiter).
          Der Wert der Schleifenimpedanz bestimmt die Größe des Kurzschlussstromes.
          • Der Kurzschlussstrom IK darf einen nach DIN VDE 0100 festgelegten Wert nicht unterschreiten, damit die Schutzeinrichtung einer Anlage (Sicherung, Sicherungsautomat) sicher abschaltet.
          • Abschaltzeiten sind zwischen 0,1 s und 5 s festgelegt.
          • Aus diesem Grunde muss der gemessene Wert der Schleifenimpedanz kleiner sein als der maximal zulässige Wert.
          Messung der Schleifenimpedanz (Schleifenwiderstand)
          • DIN VDE 0413 Teil 3
          Widerstand von Erdungsleitern, Schutzleitern und Potentialausgleichsleitern 
          • DIN VDE 0413 Teil 4
          Der Erdungswiderstand ist die Summe aus dem Ausbreitungswiderstandes Erders (RA) und dem Widerstand der Erdungsleitung.
          • Der Erdungswiderstand wird gemessen, in dem man über den Erdungsleiter, den Erder und den Erdausbreitwiderstand einen Wechselstrom leitet.
          Erdungswiderstand
          • * Kompensationsmeßverfahren DIN VDE 0413 Teil 5
          • * Strom- Spannungs- Meßverfahren DIN VDE 0413 Teil 3 und Teil 7

           Netzformen

          Erdungswiderstand im TN-System

          TN = (terre neutral) = Neutralleiter
          • Erster Buchstabe T (Terre): direkte Erdung eines Netzpunktes erforderlich.
          • Zweiter Buchstabe N (Neutral): Körper über Schutzleiter (PE) und/oder PEN-Leiter mit dem geerdeten Netzpunkt verbunden.
          TN-S-Netz 
           
          http://www.mostec.de/03Mostec2000/Mostec2000/Images/TN-S-System.png
          mostec.de
          • Neutralleiter N und Schutzleiter PE sind getrennt geführt 

           TN-C-Netz

          http://www.mostec.de/03Mostec2000/Mostec2000/Images/TN-C-System.png
          mostec.de 
          • Neutralleiter und Schutzleiter werden zusammengefasst zu PEN
          • (Neutralleiter mit Schutzfunktion)

           TN-C-S-Netz

          http://www.mostec.de/03Mostec2000/Mostec2000/Images/TN-C-S-System.png
          mostec.de 
          •  TN-C-Netz und TN-S-Netz können kombiniert angewendet werden. 
          • Sie sind in einem Teil des Netzes in einem Leiter zusammengefasst und im anderen Teil getrennt. 
          http://www.sv2020.de/Tipps/TN-C%20auf%20TN-S.jpg

          • Erster Buchstabe T (Terre): direkte Erdung eines Netzpunktes erforderlich.
          • Zweiter Buchstabe T (Terre): Körper direkt geerdet (zusätzlicher Potentialausgleich erforderlich).
            TT-Netz

           http://www.mostec.de/03Mostec2000/Mostec2000/Images/TT-System.png
          mostec.de 
          • Im TT-Netz ist der Sternpunkt des Spannungsursprungs direkt geerdet
          • Die Körper der elektrischen Anlage sind geerdet
          • Bei Schutz durch Abschaltung mit Überstrom-Schutzeinrichtungen ist auch eine Überstromerfassung im Neutralleiter erforderlich.
            IT-Netz

           http://www.mostec.de/03Mostec2000/Mostec2000/Images/T-IT-System.png
          mostec.de
          • Im IT-Netz ist der Sternpunkt des Spannungserzeugers nicht geerdet
          • Die Körper der elektrischen Anlage sind geerdet
          • Eine Erdung über eine hochohmige Impedanz ist erlaubt. 
          • IT-Netze sind nur in bestimmten Anlagen mit eigenem Transformator oder Generator zulässig.

          Erdungswiderstand messen:
          • Spezialgerät (sehr teuer) mit Gleichspannungsquelle
          • eine Erdungssonde 25m nach links und eine 25m nach rechts
          • dann schickt das Prüf- und Messgerät (mit den Sonden verbunden) ein hohes Gleichspannungssignal
          • Elektronen wandern wieder von den Sonden zurück zum Messgerät => Ermittlung des Erdungswiderstand
          Spannungstrichter
          • ...
          Schutzleiter
          • was auf keinen Fall passieren darf: schlecht oder gar nicht verdrahtet, korrodiert
          • ...
          Fehlerfall: vollkommer und unvollkommener Körperschluss
          • ...
          Schleifenwiderstand
          • ...
          FI
          • sorgt für einen erhöhten Brenn- und Personalschutz
          Neutralleiter
          • darf nie allein geschaltet sein
          * * *

          Baustromverteiler, Kreuzerder
          • ...
          R(schl) = Schutzkontaktwiderstand
          • ...
          Baustromverteiler
          • ...
          Kreuzerder, Plattenerder
          • ...
          Stegleitung (alt)
          • ...
          Cave: Isolation in "alten" Häusern
          • ..
          Schlitzgeräte
          • ...
          aus jedem Unfall soll / will man lernen
          • => neue Erkenntnisse ableiten und entsprechende Maßnahmen einleiten 
          FU (alt) => FI (neu)
          • ...
          auch Erdkabel (...) können "lecken"
          • ...
          EVU (Elektro-Versorgungs-Unternehmen)
          • stellt auch eigene Messtrupps
           * * *

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