Prüfung elektrischer Anlagen und Betriebsmittel

 Bitte beachten sie immer auch die derzeit gültigen VDE-Vorschriften und EN-Normen!!! 
  • Sichtprüfung    
  • Erprobung
  • Messen
  • Thermografie     
  • Oberschwingungen     
  • Schleifenwiderstand
  • Erdungswiderstand
  • Ableitstrom     
  • Schutzleiterwiderstand 
  • Isolationswiderstand
  • Differenzstrom
  • Abschaltstrom
  • Ersatzableitstrom 
  • RCD(FI)-Prüfung
  • Netzanalyse
  • VDE 0100 T 610 Erstprüfung
  • VDE 0105 T 100      
  • VDE 0113 / EN60204    
  • VDE 0701/0702 
  • Schutz gegen Restspannung
  • Selektivität bei Schutzeinrichtungen
  • Für die Sicherheit elektrischer Anlagen sorgen zwingende gesetzliche Vorschriften:
     

  • Energiewirtschaftsgesetz (EnWG 2. Durchführungsverordnung)
  • Bauverordnungen der Länder (LBO)
  • Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV)
  • TRBS (Technische Regeln für Betriebssicherheit)
  • Arbeitsschutzgesetz (ArbSchG) und Arbeitsstättenverordnung
  • Gesetz über technische Arbeitsmittel (GSG), Gerätesicherheitsgesetz
  • Unfallverhütungsvorschriften der Berufsgenossenschaften (BGV A3 früher VBG 4)
  • Unfallverhütungsvorschriften Gemeindeunfallversicherungsverbände (GUV-V A2)
  • VDE-Bestimmungen z.B. VDE 0105 T100, VDE 0100 T610, VDE 0701/0702
  • Vermieterpflichten nach BGB §§ 535 und §§ 536
  • Zusatzbedingungen der Sachversicherer (VdS-Richtlinien) wie z.B. Brandversicherungsklausel VdS 3602

  • In all diesen Gesetzen wird gefordert, dass hinsichtlich Sicherheit, die Bestimmungen der VDE zu beachten sind. Die Anwendung und Durchführung der UVV wird von den Berufsgenossenschaften überwacht, bei Nichtverfolgung drohen Sanktionen oder Haftung.

    Speziell für die Elektrotechnik gilt die Unfallverhütungsvorschrift BGV A3. Im §5 der BGV A3 heißt es: Der Unternehmer hat dafür zu sorgen, das elektrische Anlagen und Betriebsmittel auf ihren ordnungsgemäßen Zustand geprüft werden:
     

  • Vor Erstinbetriebnahme durch Elektrofachkraft oder unter Leitung und Aufsicht einer Elektrofachkraft.
  • Nach Änderung durch eine Elektrofachkraft oder unter Leitung und Aufsicht der Elektrofachkraft.
  • Nach Instandsetzung durch eine Elektrofachkraft oder unter Leitung und Aufsicht der Elektrofachkraft.
  • In bestimmten Zeitabschnitten die elektrischen Anlagen und ortsfeste Betriebsmittel

  • Übersicht der nationalen Vorschriften

    Geregelt sind die Prüfungen u. a. durch die VDE, den österreichischen Normen (ÖVE) und den schweizerischen Niederspannungs-Installations-Verordnungen (NIV) oder Niederspannungs-Installations-Normen (NIN)

    Ortsfeste Betriebsmittel (Anlageninstallation)

    Ortveränderliche Betriebsmittel (Geräte)

    Maschinen

    medizin-elektrische Geräte

    Errichten von Starkstromanlagen mit Nennspannungen bis 1000 V Prüfungen, Erstprüfungen

    Betrieb von Starkstromanlagen mit ortsfesten elektrischen Geräten, Wiederkehrende Prüfungen

    Erst- und Wiederholungsprüfung elektrischer Geräte

    Elektrische Ausrüstung von Maschinen, Sicherheit von Maschinen

    Wiederholungsprüfung und Prüfung vor der Inbetriebnahme von medizinisch elektrischen Geräten

    VDE 0100 Teil 610 VDE 0105 Teil 1 VDE 0701/0702 VDE 0113
    EN 60204
    VDE 0751 Teil 1
    ÖVE E 8001-1 und ÖVE E 8001-6-61 ÖVE E 8001-6-62 ÖVE-HG 701 EN 60204  
    NIV/NIN     EN 60204  
    Bei der Prüfung sind die sich hierauf beziehenden elektrotechnischen Regeln zu beachten. Die Prüfung aller einschlägigen DIN VDE-Bestimmungen sollen in drei Schritten erfolgen.
  • Besichtigen
  • Erproben
  • Messen
  • Der Ablauf der Prüfung ist abhängig von dem Aufbau des zu prüfenden Gerätes. Hierzu sind die jeweils gültigen Normen nach DIN VDE 0413, DIN VDE 0403, DIN VDE 0404, DIN VDE 0701/0702 einzuhalten.

    Wiederholungsprüfung elektrischer Anlagen und Betriebsmittel

    Anlage/Betriebsmittel

    Prüffrist

    Art der Prüfung

    Prüfer

    Elektrische Anlagen und
    ortsfeste Betriebsmittel

    4 Jahre

    auf ordnungsgemäßen Zustand

    Elektrofachkraft

    Elektrische Anlagen und
    ortsfeste Betriebsmittel in "Betriebsstätten, Räumen und Anlagen besonderer Art" (DIN VDE 0100 Gruppe 700)

    1 Jahr

    Schutzmaßnahmen mit Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen in nichtstationären Anlagen

    1 Monat

    auf Wirksamkeit

    Elektrofachkraft oder elektrotechnisch unterwiesene Person bei Verwendung geeigneter Mess- und Prüfgeräte

    Fehlerstrom-, Differenzstrom und Fehlerspannungs-Schutzschalter in stationären Anlagen

    6 Monate

    auf einwandfreie Funktion durch Betätigen der Prüfeinrichtung

    Benutzer

    Fehlerstrom-, Differenzstrom und Fehlerspannungs-Schutzschalter in nichtstationären Anlagen

    arbeitstäglich

    ortsveränderliche
    elektrische Betriebsmittel

    Richtwert 6 Monate
    (auf Baustellen 3 Monate)
    Wird bei den Prüfungen eine Fehlerquote < 2% erzielt, kann die Prüffrist entsprechend verlängert werden.
    Maximalwerte auf Baustellen, in Fertigungsstätten oder Werkstätten oder unter ähnlichen Bedingungen ein Jahr, in Büros oder unter ähnlichen Bedingungen 2 Jahre.

    auf ordnungsgemäßen Zustand

    Elektrofachkraft,
    bei Verwendung geeigneter Mess- und Prüfgeräte auch elektrotechnisch unterwiesene Person

    Verlängerungs- und Geräteanschlussleitungen mit Steckvorrichtungen
    Anschlussleitungen mit Stecker
    bewegliche Leitungen mit Stecker und Festanschluss

    Die Forderungen sind für ortsfeste elektrische Anlagen und Betriebsmittel auch erfüllt, wenn diese von einer Elektrofachkraft ständig überwacht werden.

    Ortsfeste elektrische Anlagen und Betriebsmittel gelten als ständig überwacht, wenn sie kontinuierlich:

  • von Elektrofachkräften instandgehalten werden und
  • durch messtechnische Maßnahmen im Rahmen des Betreibens geprüft werden

  • Nach den VDE-Bestimmungen müssen ortsfeste Betriebsmittel und elektrische Anlagen mindestens alle 4 Jahre überprüft werden. Geprüft werden müssen u. a. Trafostationen, Licht- und Kraftinstallationen, Schaltschränke, Haupt- und Unterverteilungen sowie elektrische Maschinen in Industriebetrieben. Fehler wie beispielsweise nicht funktionierende Schutzleiter, fehlender Berührungsschutz, beschädigte Zuleitungen, Spannungsverschleppungen auf das Gehäuse u. a. können durch sachgemäße Prüfung aufgedeckt werden und somit das Entstehen von Unfällen vermeiden.

    Für ortsveränderliche Betriebsmittel ist über eine Gefährdungsanalyse das Prüfintervall festzulegen. Der Richtwert beträgt auf Baustellen 3 Monate, in Werkstätten und Fertigungsstätten von 6 Monate bis zu einem Jahr und in Büros oder ähnlichen Bedingungen 2 Jahre. Zwar darf laut BGV A3 eine elektrotechnisch unterwiesene Person (EUP) noch diese Betriebsmittel prüfen. Jedoch wird dies durch die BetrSichV (Betriebssicherheitsverordnung) mit ihren TRBS (Technischen Regeln für Betriebssicherheit) aufgehoben. Denn dort darf dies nur noch eine "befähigte Person"! Eine befähigte Person ist eine Person, die durch Berufsausbildung, Berufserfahrung und zeitnahe berufliche Tätigkeit über die erforderlichen Fachkenntnisse zur Prüfung der Arbeitsmittel verfügt. Sinnvoll ist eine Überprüfung durch einen Sachkundigen vor Ort, der einen Prüfungsnachweis erstellt und die geprüften Betriebsmittel mit Prüfplakette kennzeichnet. Überprüft werden müssen u. a. ortsveränderliche handgeführte Elektrowerkzeuge, Kabeltrommeln, Verlängerungen, elektrische Bürogeräte, Reinigungsgeräte, Küchengeräte oder Geräte in Sozialräumen. Die Überprüfung umfasst die Besichtigung auf mechanische Schäden und defekte Isolation, Erproben der Funktion der Schutzeinrichtung, Messen von Schutzleiter, Isolationswiderstand und Ableitstrom.

    Bei Installationen besteht Bestandschutz oder besser gesagt das Nichtvorhandensein einer Nachrüstverpflichtung. Es gelten zur Prüfung, die Bestimmungen und Normen (z. B. DIN 0100-410), die gemäß der zu ihrem Errichtungszeitpunkt aktuell waren bzw. sind. Jedoch wird jeder Betreiber einer elektrischen Anlage durch BetrSichV, UVV, VdS, BGB usw. dazu verpflichtet sichere Anlagen zur Verfügung zu stellen. Eine Anpassung an das aktuelle Sicherheitsniveau ist beispielsweise bei Anlagen mit klassischer Nullung sehr empfehlenswert. Hier kann bereits eine PEN-/Nullleiterunterbrechung durch einen Defekt gealterter Bauelemente (lockerer Klemmstellen) die Personen an einer elektrischen Anlage gefährden. Auch ein veralteter FI-Schutzschalter mit Auslösung 300 mA oder sogar 0,5 A leistet keine ausreichende Schutzfunktion. Zudem sind auch die Mindestvorschriften für bestehende Arbeitsstätten gemäß der Richtlinie 89/654/EWG in Anhang II Ziffer 3 zu beachten. Ein angemessener Schutz von Personen vor Unfallgefahren bei direktem oder indirektem Kontakt mit elektrischen Anlagen ist zu gewährleisten.

    Bei Neuinstallation und Nachinstallationen sind die Arbeiten nach der neuesten Norm auszuführen. Beispielsweise müssen seit 01.02.2009 zum Schutz gegen elektrischen Schlag alle neu installierten Stromkreise mit Steckdosen bis 16A mit RCD ausgerüstet werden. Bei Stromkreisen mit Steckdosen bis 63A und Beleuchtungen ist eine Abschaltzeit von 0,4 s einzuhalten. Für ältere Installationen ist z.B. auf Normen VDE 0100-410:1997-01, VDE 0100-410:1983-11, VDE 0100-410:1973-05 hinzuweisen.

    Für alle neu errichteten Starkstromanlagen bis 1000 Volt wie auch erweiterte oder geänderte Anlagen sind vor der ersten Inbetriebnahme die in DIN VDE 0100 Teil 610 geforderten Prüfungen durchzuführen. Die Prüfung umfasst das Besichtigen,Erproben und Messen um nachzuweisen, dass alle Anforderungen nach Norm erfüllt sind. Bei Erweiterung bestehender Anlagen müssen die Prüfungen laut VDE nur im Bereich der Neuinstallation vorgenommen werden. Die Sicherheit der bestehenden Anlage darf dabei nicht beeinträchtigt werden.

    Bei der Prüfung von Maschinen sind die Erstprüfung und die Prüfung nach Instandsetzung identisch. Werden Teile der Maschine instandgesetzt oder ergänzt, müssen diese Teile entsprechend geprüft werden. Die VDE 0113 gilt für Anwendung von elektrischer und elektronischer Ausrüstung und Systemen für Maschinen, die während des Arbeitens nicht von Hand getragen werden, einschließlich einer Gruppe von Maschinen, die abgestimmt zusammen arbeiten.

    In der EN 60204 (VDE 0113) sind Wiederholungsprüfungen nicht vorgeschrieben. Wiederkehrende Prüfungen an Maschinen werden nach VDE 0105 Teil 1, 100 durchgeführt. Zu berücksichtigen ist jedoch, dass für Steckdosen an Maschinen, die vor dem Netztrennschalter betrieben werden, die VDE 0105 gültig ist. Hierzu ist anzumerken, dass bei Neuanlagen z.B. Servicesteckdosen vor dem Hauptschalter nur über FI/RCD betrieben werden dürfen.
     

    Erstprüfung und Wiederholungsprüfung elektrischer Geräte nach VDE 0701/0702

    Messaufgabe

    Schutzklasse I

    Schutzklasse II

    Schutzklasse III

    Schutzleiterwiderstand

    niederohmige Widerstandsmessung des Schutzleiters

  • kleiner 0,3 Ω (bis 5 m Anschlussleitung)
  • zzgl. 0,1 Ω je weitere 7,5 m bis max. 1,0 Ω

  • entfällt

    entfällt

    Isolationswiderstand

  • größer 1,0 MΩ
  • größer 0,3 MΩ mit eingebautem Heizelement

  • größer 2,0 MΩ

    größer 0,25 MΩ

    Schutzleiterstrom

  • kleiner 3,5 mA
  • kleiner 1 mA/kW bei Geräten mit Heizelementen größer 3,5 kW

  • entfällt

    entfällt

    Berührungsstrom

    kleiner 0,5 mA
    nur Geräte der Schutzklasse I, deren berührbare leitfähige Teile nicht mit dem Schutzleiter verbunden sind)

    kleiner 0,5 mA
    nur Geräte der Schutzklasse II, bei denen berührbare leitfähige Teile vorhanden sind)

    entfällt

    Ersatzableitstrom (alternativ)

    Alternatives Messverfahren zur Messung

  • des Schutzleiterstroms,
  • des Berührungsstroms,
    nur nach bestandener Isolationswiderstandsmessung
    Grenzwerte wie oben angegeben.

  • Wiederkehrende Prüfung elektrischer Anlagen nach VDE 0105 Teil 100

    Messungen, Messverfahren und Messwerte für die Messung in Anlagen mit Schutzmaßnahmen im TN-/TT-System.

    Messaufgabe

    Messverfahren

    Messwerte

    Isolationswiderstand des Schutzleiters zu Neutral- und Außenleiter

    Isolationswiderstandsmessung

  • größer 300 Ω/V mit Verbraucher
  • größer 1000 Ω/V ohne Verbraucher
    bei einer Netzspannung bis einschließlich 500 V

  • Verwechslung Schutz- und Außenleiter

    Phasenprüfung oder Spannungsmessung gegen Erde

    Netzspannung

    Verwechslung Schutz- und Neutralleiter

    niederohmige Widerstandsmessung

    kleiner 1,0 Ω

    Hauptpotentialausgleich und zusätzlicher Potentialausgleich

    niederohmige Widerstandsmessung

    kleiner 1,0 Ω

    Richtige Zuordnung der Neutralleiter zu den jeweils von der FI-Schutzeinrichtung erfassten Stromkreisen

    niederohmige Widerstandsmessung

    kleiner 1,0 Ω

    Schluss zwischen Neutralleitern unterschiedlicher FI-Schutzeinrichtungen

    Isolationswiderstandsmessung

    siehe Isolationswiderstandsmessung


    Besichtigen

    Besichtigen ist der wichtigste Teil der Prüfung an elektrischen Anlagen und Betriebsmittel. Äußerliche Schäden und Mängel an Betriebsmittel und Installationsfehler sollen festgestellt werden. Außerdem müssen Schaltpläne, Betriebsanleitungen und Beschriftung von Stromkreisen und Typenschilder vorhanden sein. Die Errichtungen zur Unfallverhütung und Brandbekämpfung müssen vollständig sein und mängelfrei zur Verfügung stehen. Besonders ist festzustellen, ob der Schutz gegen direktes Berühren aktiver Teile vorhanden und die Schutzmaßnahmen bei indirektem Berühren nicht fehlerhaft sind. Der Querschnitt, die Verlegung, der Anschluss und die Kennzeichnung von Schutz-, Erdungs- und Potentialausgleichsleitern sind zu prüfen.

    Besichtigen elektrischer Anlagen und Betriebsmittel (vor Erproben und Messen bei abgeschalteter Anlage):

  • richtige Auswahl der Betriebsmittel (insbesondere der Kabel und Leitungen)
  • Begutachtung der Leitungsverlegung
  • Feststellen der Eignung für den Verwendungszweck (Betriebsstätten, Räume besonderer Art)
  • Einhaltung der Schutzbereiche (z.B. Bäder,Nassräume,EX-Bereiche usw.)
  • Vorhandensein von geeigneten, an richtiger Stelle angeordneten Trenn- und Schaltgeräten.
  • leichte Zugänglichkeit zur Bedienung und Wartung
  • Betriebsmitteln auf sichbare Schäden kontrollieren
  • Kennzeichnung der Betriebsmitteln (Stromkreise,Sicherungen,Schalter,Klemmen) kontrollieren
  • Maßnahmen zum Schutz gegen direktes Berühren (z.B. Abdeckungen)
  • Sicherheitseinrichtungen prüfen
  • Brandabschottung kontrollieren
  • wärmerzeugende Betriebsmittel begutachten
  • Zielbezeichnung der Leitungen kontrollieren (auch die Kennzeichnung von Neutral- und Schutzleiter)
  • Vorhandensein und Vollständigkeit von Schaltungsunterlagen, Warnhinweisen
  • Schutzkleinspannung / Schutztrennung
  • Sichere Trennung der Schutz-/Funktionskleinspannung-Stromkreise von anderen Stromkreisen
  • Schutzisolierung
  • Potentialausgleich
  • Schutzmaßnahmen mit Schutzleiter
  • Anordnung der Busgeräte im Stromkreisverteiler
  • Busleitungen und Aktoren
  • ordnungsgemäße Klemmenverbindungen
     
  • Erproben

    Durch Erproben ist z. B. festzustellen, ob NOT-AUS, Isolationsüberwachungen, Schutzeinrichtungen sowie Melde- und Anzeigeeinrichtungen funktionsfähig sind und die Anlage ordnungsgemäß arbeitet. Falls ein Fehler festgestellt wird, sind Erprobungen, die durch den Fehler beeinflusst wurden, zu wiederholen.

    Einzelschritte für das Erproben:

  • Funktion der Schutz-, Sicherheits- und Überwachungseinrichtungen
  • Funktion der elektrischen Anlage
  • Rechtsdrehfeld für Drehstrom-Steckdosen
  • Drehrichtung von Motoren
  • Funktion der Busgeräte
     
    Alle Drehstromsteckdosen müssen ein Rechtsdrehfeld aufweisen. Diese Vorgabe ist zwingend vorgeschrieben und es darf keinerlei Abweichungen geben.

  • Messen

    Durch Messen muss festgestellt werden, ob alle in den jeweils gültigen Vorschriften (DIN VDE 0413, DIN VDE 0403, DIN VDE 0404, DIN VDE 0701/0702) angegebenen Grenzwerte bzw. Forderungen erfüllt werden. Die verwendeten Messgeräte müssen den VDE-Bestimmungen entsprechen und sind im Messprotokoll aufzuführen, d. h. es dürfen nur VDE-Messgeräte verwendet werden und keine Multimeter. Wird ein Fehler festgestellt, so sind die Messungen, die durch den Fehler beeinflusst wurden, zu wiederholen.

    Die wichtigsten Messungen bei elektrischen Anlagen nach DIN VDE sind:

  • Durchgängigkeit des Schutzleiters (Maximalwert: < 1 Ω)
        (bei ortsveränderlichen Geräten mit Anschlussleitung bis 5 m < 0,3 Ω,
        je weitere 7,5 m Anschlussleitung zuzüglich 0,1 Ω)
  • Durchgängigkeit des Potentialausgleiches (Richtwert: < 0,1 Ω).
  • Messung des Isolationswiderstandes aller aktiven Leiter gegen Erde oder PE:
        (0,25 MΩ bei SELV / PELV bzw. 0,5 MΩ bei Netzspannung bis 500V)
  • Schleifenimpedanz und Abschaltstrom zwischen Außenleiter und PE- oder PEN-Leiter
  • Berührungsspannung
  • RCD-Messung
  • Erdungswiderstand
  • Spannungspolarität
  • Schutz durch sichere Trennung der Stromkreise bei SELV , PELV und Schutztrennung
  • Rechtsdrehfeld
      Bei einigen Messgeräten muss die "Berührungselektrode PE" während der Messung berührt werden. Beim Schleifenwiderstand und bei der RCD-Prüfung genügt eine Messung bzw. Auslösung an der ungünstigsten Stelle im Stromkreis. Bei der Erstprüfung muss jedoch jeder Schutzleiteranschluss im Stromkreis auf Durchgängigkeit (Niederohmmessung) geprüft werden. Im Messprotokoll wird der jeweils schlechteste Wert eingetragen. Die Angaben über Sicherungsnummer, Sicherungsgröße, Ort der Speiseverteilung, Zuleitungsgröße und Zuleitungslänge für die entsprechende Verteilung sind einzutragen.
  • Schutzleiterwiderstand

    Die Messung des Schutzleiterwiderstandes gibt Auskunft über die Beschaffenheit des Schutzleiters. Messwerte über dem normativen Grenzwert von 0,3 Ω lassen auf einen mangelhaften Schutzleiter schließen, es sein denn das geprüfte Gerät hat eine überdurchschnittlich lange Schutzleiterbahn. Messwertschwankungen können auf korrodierte Anschlussstellen hinweisen. Bei Prüfung mit Gleichstrom ist die Polarität zu wechseln. Unterschiedliche Werte bei Polaritätswechsel signalisieren Fehler!

    Isolationswiderstand

    Messung aller aktiver Leiter (z. B. L1-L2-L3-N) gegen Erde, PE und berührbaren leitfähigen Teilen. Dabei ist im Messbetrieb sicherzustellen, dass alle beanspruchten Isolierungen erfasst werden. Schalterleitungen und Leitungen für Temperaturregler, usw. müssen geschlossen sein und mitgemessen werden. Die Messspannung beträgt 250V bei SELV , PELV. Für Nennspannungen bei Stromkreises bis 500 V (außer SELV / PELV) ist eine Messspannung von 500 V anzuwenden. Achtung bei Isolationsmessung ist eine Beschädigung von angeschlossenen Verbrauchern möglich! Zur Messung sind die richtigen Anschlussleitungen zu verwenden und auf eine mögliche Gefährdung von Personen ist zu achten.

    DIN VDE 0701 / 0702

    Grenzwerte für den Isolationswiderstand

    > 0,3 MΩ Geräte Schutzklasse I mit eingeschalteten Heizelementen
    > 1,0 MΩ alle übrigen Geräte der Schutzklasse I
    > 2,0 MΩ Geräte der Schutzklasse II und berührbare Teile an Geräten der Schutzklasse I die nicht mit dem Schutzleiter verbunden sind.
    > 0,25 MΩ Geräte der Schutzklasse III

    Bei der Messung nach VDE0100 T610 erfolgt die Messung in der Regel an der Verteilung (Anlage ausgeschaltet!). Die Brücke zwischen N und PE (falls vorhanden) ist zu entfernen oder der Schieber der Trennklemme zum Neutralleiter zu öffen. Schaltgeräte in der Installation (Schütz, Reparaturschalter, Wechselschalter usw.) müssen betätigt sein, um die Schaltleitungen mit zu erfassen. Alle Sicherungen, Schalter, RCD einschalten und an der Hauptleitung messen. Bei schlechten Werten muss in kleinere Bereiche aufgegliedert werden. Auf gute Kontaktverbindung der Messspitzen ist zu achten.

    DIN VDE 0100 T 610

    Messspannung

    Grenzwert

    erforderliche Messungen

    zusätzliche Messungen

    Spannungen bei SELV/PELV DC 250V 0,25 MΩ
  • L1-PE
  • L2-PE
  • L3-PE
  • N-PE
  • L1-L2
  • L1-L3
  • L2-L3
  • L1-N
  • L2-N
  • L3-N
  • Nennspannung bis 500V DC 500V 0,5 MΩ
    Nennspannung größer 500V DC 1000V 1,0 MΩ

    Ableitstrom

    Für die Beurteilung der elektrischen Sicherheit an elektrischen Geräten ist der Ableitstrom maßgeblich. Der Ableitstrom, auch Leckstrom genannt, ist ein Strom, der über die Isolation eines Prüflings abfließt. Dieser kann entweder über das Gehäuse und den PE oder über zusätzliche Erdanschlüsse (z.B. Antennenanschluss, Wasseranschluss) eines Prüflings abfließen. Der Ableitstrom kann für Personen gefährlich werden.

    Dieser Ableitstrom wird bei Geräten der Schutzklasse I als Schutzleiterstrom (Strom, der durch den Schutzleiter fließt) und bei Geräten der Schutzklasse II als Berührungsstrom (Strom, der bei Geräten der Schutzklasse II mit berührbaren leitfähigen Teilen, sowie bei Geräten, der Schutzklasse I mit berührbaren leitfähigen Teilen, bei der Handhabung des Gerätes über die bedienende Person zur Erde fließen kann) bezeichnet.

    In der Praxis stellt die in den DIN VDE-Bestimmungen geforderte Prüfung des Isolationswiderstandes oft auf Grund der hohen Prüfspannung eine Gefahr für elektronische Bauteile und Steuerungen dar. Oftmals können auch Geräte und Anlagen aus betrieblichen Gründen nicht vom Netz genommen werden. Als Ersatzmessung ist hier eine Ableitstrom- bzw. Leckstrommessung einfach und sinnvoll anzuwenden. Mit einer sogenannten Leckstromzange werden alle aktiven Leiter (ohne Schutzleiter!) von der Stromzange umschlossen. Beim Drehstromnetz ist dies L1,L2,L3 und N und im Wechselstromnetz die beiden Leiter L1 und N.

    Der Leckstrom kann ohne gefährliches Auftrennen von Leitungen abgelesen werden. Außerdem wird eine enorme Zeitersparnis bei der Durchführung von Wiederholungsprüfungen erreicht, da die Einhaltung des geforderten Schutzleiterstromes und des Ableitstromes während des eingeschaltenen Betriebs mit der Leckstomzange ermittelt werden kann.

    Gegenüber der Schutzleitermessung hat die Ableitstrommessung den Vorteil, dass das Gerät oder die Anlage nicht isoliert aufgestellt werden muss. Bei einer Schutzleitermessung können Ableitströme die über Masseverbindungen zur Erde fließen das Messergebnis verfälschen. Außerdem kann bei der Leckstrommessung schnell die Fehlerquelle durch das Erfassen der einzelnen Stromkreise lokalisiert werden, wenn ein RCD/Fi-Schutzschalter auslöst.

    Ersatzableitstrom

    Nach DIN VDE 0701/0702 wird die Messung des Ersatzableitstromes als alternatives Messverfahren zur Bestimmung des Schutzleiter- und Berührungsstromes eingesetzt. Dieser unglücklich gewählte Fachausdruck unterscheidet sich im Vergleich zur Ableitstrom-Messung nur darin, dass aus Sicherheitsgründen eine Ersatzmessschaltung anstatt der üblichen Netzspannung verwendet wird. Der Ersatzableitstrom ist kein Ersatzstrom, sondern ein "echter" Ableitstrom der für die Sicherheitsbeurteilung von großer Bedeutung ist. Korrekt müsste diese Prüfung benannt werden nach: "Messung des Schutzleiter- bzw. Berührungsstroms nach dem Ersatz-Ableitstrom-Messverfahren".

    Bei diesem Messverfahren wird der Prüfling von der Netzeinspeisung getrennt und über das Prüfgerät mit Prüfspannung versorgt. Hierzu muss der Prüfling eingeschaltet werden können. Leider ist diese Messung nicht an allen elektronisch beschalteten Prüflingen durchführbar. Alternativ können dann Strommesszangen zur Ableitstrommessung oder Differenzstrommessung eingesetzt werden. Als Grenzwert ist bei der Ersatzableitstrommessung der maximale Grenzwert von 3,5 mA für den Schutzleiterstrom einzuhalten.

    Ausnahmen: Geräte mit Heizelementen und Gesamtanschlussleistung größer 3,5 kW -> Schutzleiterstrom kleiner 1 mA pro kW. Bei Heizgeräten variiert der entsprechende Grenzwert um je 1 mA pro kW Heizleistung des Prüflings. Der maximale Grenzwert für Heizleistungen kleiner 6 kW liegt bei 7,0 mA und für Heizleistungen größer 6 kW bei 15 mA.


    Differenzstrommessung

    Die Differenzstrommessung in elektrischen Anlagen und Geräten ist eine allstromsensitive oder pulssensitive Fehlerstromüberwachung. Differenzstrom-Überwachungsgeräte werden eingesetzt, um Isolationsfehler frühzeitig zu erkennen. Mit Differenzstrom-Überwachungsgeräten (RCM) nach DIN EN 62020 (VDE 0663) ist man nun auch in der Lage, Isolationsfehler mit Gleichspannungsanteilen in Wechselspannungsnetzen und auch Isolationsfehler in reinen Gleichspannungsnetzen messtechnisch zu erfassen und Grenzwertüberschreitungen anzuzeigen und zu melden.
    Nach EN 50178 (VDE 0160) sind bei Starkstromanlagen mit elektronischen Betriebsmittel zur Realisierung der Schutzmaßnahme mit Fehlerstrom-Schutzeinrichtung nur allstromsenitive Geräte (Typ B nach IEC 755, für die Erfassung von Wechsel-, Puls- und glatten Gleichfehlerströmen geeignet) zu verwenden. Pulssensitive RCD (Typ A) sind als alleinige Schutzmaßnahme hierzu nicht zugelassen.
    Allstromsensitive RCD bestehen einerseits aus der bewährten pulssensitiven FI-Einheit mit netzspannungsunabhängiger Auslösung bei Wechsel- und pulsierenden Gleichfehlerströmen und zusätzlich - das ist das neue bei diesen FI-Schutzeinrichtungen - aus einer FI-Einheit mit netzspannungsabhängiger (elektronischer) Auslösung bei glatten Gleichfehlerströmen, z. B. aus Drehstrom-Brückenschaltungen (B6). Es sind gewissermaßen zwei FI-Schutzeinrichtungen in Reihenschaltung.
    Weil pulsstromsensitive RCD's (Typ A) kostengünstiger und leichter verfügbar sind, ist deren Einsatz auch möglich, wenn zusätzlich eine der folgenden Maßnahmen durchgeführt wird: zusätzlicher Potentialausgleich oder Schutz durch erdfreien örtlichen Potentialausgleich oder Schutztrennung (mit Trenntrafo). In diesem Zusammenhang wird dringend empfohlen, die DIN VDE 0100-410, Abschnitt 413 zu konsultieren um für den geforderten oder gewünschten Schutzpegel die richtige Schutzmaßnahme zu treffen.

    Schleifenwiderstand / Schleifenimpedanz

    Ein Schleifenwiderstand ist der elektrische Scheinwiderstand (Impedanz) eines Stromkreises bei Fehlerstrom durch einpoligen Kurzschluss. Als Schleifenwiderstand (Schweizer bezeichnen ihn als Schlaufenwiderstand) wird der elektrische Widerstand und zwar vornehmlich der rein ohmsche Widerstand bezeichnet. Die Schleifenimpedanz ist die Summe von allen elektrischen Widerständen in einer Netzschleife. Hierzu gehören in der Regel nicht nur um die ohmschen Widerstände, sondern auch die induktiven und kapazitiven Widerstände (sogenannte komplexe Widerstände = Impedanzen).
    Der Schleifenwiderstand setzt sich aus den Leitungswiderständen des Außenleiters und des Schutzleiters (Rückleiter), den Übergangswiderständen an den Klemmstellen und dem Innenwiderstand der Spannungsquelle zusammen (Leiterschleife).
    rs_schleife
    Angewendet wird die Schleifenimpedanzmessung zur Prüfung der Schutzmaßnahme "Schutz durch automatische Abschaltung mit Überstromschutzeinrichtungen". Im Falle eines Kurzschluss begrenzt die Schleifenimpedanz den Kurzschlussstrom. Wenn die Schleifenimpedanz zu hoch ist, kann die Sicherung nicht auslösen, da trotz Kurzschluss der Auslösestrom nicht erreicht wird. Der Kurzschlussstrom Ik muss am entferntesten Punkt des Netzes dabei den mindestens erforderlichen Abschaltstrom Ia der vorgeschalteten Überstromschutzeinrichtung erreichen (Ik > Ia).

      Abschaltbedingungen:
      Ik > Ia
      Ik = Ub / ZSchleife


    Beispielsweise ist bei Leitungsschutzschalter der B-Charakteristik der Abschaltstrom das 5fache vom Nennstrom, somit ist bei diesen Typ mit 5fachen Nennstrom zu rechnen. Andere Auslöseströme siehe Abschaltströme. Umfangreichere Tabellen entnehmen sie bitte den Tabellen der VDE.
     
    Die Einhaltung des Schleifenwiderstandes ist im Anschluss an die Errichtung einer elektrischen Anlage durch Messung (DIN VDE 0100 Teil 610) nachzuweisen. Ermittelt wird die Schleifenimpedanz zwischen Außenleiter und PE- oder PEN-Leiter. Die Messung muss einmal pro Stromkreis an der (messtechnisch gesehen) ungünstigsten Stelle des Stromkreises erfolgen. Die Schleifenimpedanzmessungen dürfen nur mit dafür vorgesehenen Messgeräten (sogenannter VDE-Messgeräte) durchgeführt werden. Zu Beachten ist der von der VDE zulässige Messgerätefehler (nach IEC1557-3 max. 30%), der Temperatureinfluss des Kupferwiderstandes und Spannungsschwankungen. In der Praxis sollte ein Sicherheitszuschlag von ca. 35% gewählt werden. (Mit Innenwiderstand der Spannungsquelle ist die Niederspannungswicklung des Trafos in der Netzstation gemeint).
     

    Abschaltströme für LS-Schalter und Sicherungen

    Nach DIN VDE 0100 T610 müssen im TN-System alle Steckdosenstromkreise und Anschlüsse von ortsveränderlichen Betriebsmittel innerhalb 0,4 Sekunden im Fehlerfall abschalten. Abschaltzeiten von 5 Sek. sind nur in Sonderfällen zulässig.

    Laut VDE ist bei Stromkreisen ohne FI die Messung der Schleifenimpedanz (RSch) zwischen Außenleitern und Schutzleiter anzuwenden.

    Bei Stromkreisen mit FI ist der Innenwiderstand RI zu messen. Die Messung des Schleifenwiderstandes zwischen L und N ist bei Stromkreisen mit FI laut VDE nicht gefordert.

    Abschaltzeiten von Überstrom-Schutzeinrichtungen im TN-System

    Schutzeinrichtung

    Typ

    Auslösezeit

    Abschaltstrom

    10 A

    13 A

    16 A

    20 A

    25 A

    32 A

    LS-Schalter

    B

    0,4 s

    5xInenn

    50 A

    65 A

    80 A

    100 A

    125 A

    160 A

    LS-Schalter

    C

    0,4 s

    10xInenn

    100 A

    130 A

    160 A

    200 A

    250 A

    320 A

    LS-Schalter

    K

    0,4 s

    12xInenn

    120 A

    156 A

    192 A

    240 A

    300 A

    384 A

    Schmelzsicherung

    gL

    0,4 s

    8xInenn

    80 A

    104 A

    128 A

    160 A

    200 A

    256 A


    Selektivität bei Überstromschutzorganen

    Die Selektivität dient dazu, dass nur der fehlerhafte Stromkreis oder das fehlerhafte Gerät abgeschaltet wird. Es ist zu berücksichtigen, dass nur die unmittelbar an der Fehlerstelle befindliche Sicherung selektiv auslöst. Alle anderen vorgeschalteten Schutzeinrichtungen sollen nicht auslösen, damit zum einen der Fehler eingegrenzt werden kann und zum anderen die restlichen Stromkreise weiterhin aufrecht erhalten bleiben. Eine gezielte Auslösung bei Niederspannungssicherungen des Typ gG lässt sich erreichen, wenn das Verhältnis der Nennstromstromstärken der in Reihe geschalteten Überstromschutzeinrichtungen mindestens den Faktor 1,6 beträgt. Bei Schmelzsicherungen für den Leitungsschutz wird Selektivität gewährleistet, wenn die Vorsicherung zwei Stufen höher gewählt wird. Bei einer Kombination von Leitungsschutzsicherungen und Leitungsschutzschaltern lässt sich eine Selektivität nur erreichen, wenn sich die Strom-/Zeitkennlinien der Schutzeinrichtungen nicht überschneiden.


    Erdungswiderstand

    Der Erdungswiderstand (Gesamterder) aller Betriebserder muss gemessen werden. Schlechte Kontakte, nicht ausreichende Betriebserde oder Spannungsverschleppungen können zu großen Gefahren durch überhöhte Berührungsspannung führen. Nach den VDE-Bestimmungen müssen Erdungsanlagen alle 5 Jahre überprüft werden. Zu den prüfenden Anlagen gehören Erdungsanlagen an Trafostationen, Fundamenterder, Blitzschutzanlagen, Potentialausgleich. Überwiegend fällt dies in den Verantwortungsbereich des Verteilungsnetzbetrieber (VNB früher EVU).

    In dicht bebauten Gebieten ist es zweckmäßig, den Erdungswiderstand durch Messen der Schleifenimpedanz über zwei Erder nach dem Strom-Spannungsverfahren zu ermitteln. Dabei wird der zu messende Erder vom PE oder PEN oder anderen PA-Anschlüssen und der PA-Schiene abgetrennt. Zwischen diesen Erder und einer weiteren niederohmigen Erdungsanlage (z. B. PEN des VNB) wird der Widerstand gemessen, wobei Leitungs- und bekannter Erdungswiderstand zu berücksichtigen sind. Der Grenzwert für den Erdungswiderstand im TN-System soll kleiner 2 Ω sein (in Ausnahmefällen kleiner 5 Ω). Bei der Beurteilung der Messergebnisse sind die jahreszeitlichen Einflüsse, speziell die Bodenfeuchte, zu berücksichtigen. Der Mindestwert sollte auch bei trockenem Boden eingehalten werden.
    Die Prüfung durch Auftrennen des Erder ist aber in der Praxis sehr aufwendig und durch Ausgleichsströme kann eine Gefährdung des Prüfers auftreten. Dies kann durch eine selektive Erdungsmessung mit Stromzange vermieden werden, bei der die Erder nicht aufgetrennt werden müssen. Bei dieser Messung werden ebenfalls zwei Erdspieße (Hilfserder und Sonde) gesetzt. Der Messstrom wird zwischen Hilfserder und Erder eingespeist und der Spannungsabfall zwischen Erder und Sonde gemessen. Die Stromzange wird um den zu messenden Erder gelegt, und damit nur der Teil des Messstromes gemessen, der tatsächlich durch den zu messenden Erder fließt. Teile des Messstromes, die dabei durch parallel geschaltete Erder fließen, beeinflussen das Messergebnis nicht. Angewendet wird diese Messmethode beispielsweise für die Erdungsmessung von Einzelerder einer Blitzschutzanlage.

    Bei Erdungsanlagen mit untereinander verbundenen Erdern, die eine geschlossene Schleife bilden, kann durch Erdschleifenmessung mittels zweier Stromzangen der Widerstand jeder Erdschleife schnell und sicher ermittelt werden. Das Setzen von Sonden und Hilfserdern oder das Auftrennen des Erders ist nicht notwendig. Diese Methode eignet sich als Alternative besonders an Gebäuden, in denen Sonden und Hilfserder nicht gesetzt werden können, oder an Hochspannungsanlagen bei denen das Auftrennen des Erders zu Störungen der Anlage oder gar zur Gefährdung des Prüfers führen kann.
     

    RCD/FI-Prüfung

    Durch Erzeugung eines Fehlerstromes hinter dem RCD/FI ist nachzuweisen, dass der RCD/FI mindestens bei Erreichen seines Nennfehlerstromes auslöst und die zulässige Berührungsspannung nicht überschritten wird. Die Messung muss einmal pro Stromkreis erfolgen. Des weiteren ist jeder im Stromkreis liegende Schutzleiteranschluss auf Wirksamkeit zu prüfen. Bei Nichtauslösung des RCD/FI sind meist Isolations- oder Installationsprobleme zwischen N und PE hinter dem RCD/FI die Ursache.

    In bestimmten Fällen muss auch der Abschaltstrom und die Abschaltzeit gemessen werden (keine VDE-Forderung). Die Abschaltzeit liegt in der Praxis bei rund 20 ms bis 50 ms. Selektive Fehlerstromschutzschalter mit 300 mA für Brandschutz lösen bei der Impulsmethode nach etwa 200 ms aus.

    Erforderlich ist laut VDE im TT-Netz eine Abschaltung kleiner 200 mS, im TN-Netz von kleiner 400 ms Die Messung der Schleifenimpedanz ist in Stromkreisen mit RCD/FI nicht gefordert. Bei der Erstprüfung sowie bei Wiederholungsprüfungen sind nach der BetrSichV die Prüfnachweíse zu dokumentieren. Am einfachsten geschieht dies in einer Liste wie z.B. einer Excel-Datei. Darin aufgeführt werden sollten der Prüfer, das verwendete Testgerät, sowie die einzeln geprüften Geräte mit Auslösezeit und Datum. Die Kennzeichnung der überprüften Geräte erfolgt mit Plaketten.
     

    erforderliche Messung laut VDE

    erforderliche Messwerte laut VDE

    Berührungsspannung

    Auslösezeit

    Messwert

    Prüfung der mech. Auslösung Prüftaste max. 25 V (Landwirtschaft,Medizin) max. 200 ms z.B.: 0,0 V / 27 ms
    Messung Prüfgerät auf Auslösestrom einstellen (30mA,300mA, usw.) max. 50 V (allgemeine Installation) max. 200 ms z.B.: 0,0 V / 38 ms


    Schutz gegen Restspannung

    Jedes berührbare aktive Teil, das nach dem Ausschalten der Versorgungsspannung eine Restspannung von mehr als 60 V aufweist, muss innerhalb von 5 s nach dem Ausschalten der Versorgungsspannung auf 60 V oder weniger entladen werden, vorausgesetzt, dass dieser Entladewert nicht die richtige Betriebsweise der Ausrüstung stört. Für elektrische Betriebsmittel und Maschinen mit Steckvorrichtungen gilt der Grenzwert von max. 1 s zum Erreichen der Restspannung von 60 V.

    Netzanalyse

    Eine der wichtigsten Umgebungsbedingungen für den reibungslosen Betrieb von elektrischen Anlagen ist eine ausreichende Netzqualität. Netzrückwirkungen entstehen überwiegend durch den vermehrten Einsatz von Leistungselektronik und können PC's, Mulimedia-Geräte, Steuerungen usw. für Störungen empfindlich machen. Die Problematik liegt einerseits durch den verstärkten Einsatz elektronischer Geräte und andererseits durch die Reduzierung der Signalpegel bei der Datenkommunikation. Mit dem Netzanalysegerät wird die Netzversorgung im Hinblick auf Oberschwingungen, Zwischenharmonischen, Flicker, Transienten, Spannungsänderungen, Spannungsverläufen und Spannungsunsymmetrie überprüft. Mit dem Netzanalysator kann die Amplitudenabweichung und die Phasenabweichung der Spannungen im Drehstromnetz überprüft werden. Des weiteren können über einen längeren Zeitraum die Spannungsschwankungen, Spannungeinbrüche oder kurzzeitige Flicker sowie von der Grundfrequenz abweichende Schwingungen beobachtet werden.

    Netzspannung

    Die Netzspannung beträgt in beträgt in Europa und vielen anderen Gebieten der Erde 230 V zwischen den Außenleitern zum Neutralleiter bei einer sinusförmigen Netzfrequenz von 50 Hz. Dies ist auch die Spannung die an Schutzkontakt-Steckdosen anliegt. Nach der internationalen Norm IEC 60038 dürfen sich die Spannungen in Europa im Toleranzband zwischen 207 Volt und 253 Volt bewegen. Das Niederspannungsnetz ist in Europa meist als TN-System aufgebaut. Bei der Versorgung mit Dreiphasenwechselstrom beträgt die Netznennspannung zwischen den Außenleitern 400 Volt. Das TNS-System besteht aus den drei Außenleitern (Phasen) (L1, L2 und L3), einem Neutralleiter (N) und einem Schutzleiter (PE). Das TNCS-System hat drei Außenleiter (Phasen) (L1, L2 und L3) sowie einen gemeinsamen PEN-Leiter, der Neutralleiter und Schutzleiter in einem einzigen Leiter kombiniert. Durch ein weites Toleranzband der Netzspannung besteht für die Energieversorger die Möglichkeit die Leistungsschwankungen auszugleichen. Beispielsweise haben elektrische Heizgeräte wie Wasserkocher, E-Herde oder Heizlüfter bei Spannungsanstieg eine schnellere Aufheizzeit und können somit durch Spannungsschwankungen beeinflussbar gesteuert werden.

    Oberschwingungen

    Oberschwingungen sind nicht-sinusförmige Größen, die gemäß Fourier eine Addition von verschiedener sinusförmigen Größen unterschiedlicher Amplitude und Frequenz darstellen. Oberschwingungen sind Schwingungen einer Frequenz, die einem ganzzahligen Vielfachen der Grundfrequenz entspricht. Als Funktion der Zeit beschreibt die Oberschwingung (Harmonische) einen rein sinusförmigen Verlauf. Harmonische spielen in der Mechanik, Elektrotechnik, Optik und in der Musik eine Rolle. Mit der Fourieranalyse (FFT-Analyse) kann man beliebige periodische Signalverläufe in ihr Frequenzspektrum zerlegen. Dabei zeigt sich, dass diese Signale sich neben dem sinusförmigen Signal mit den Vielfachen der Grundfrequenz zusammensetzen. Beliebige periodische Signalverläufe erweisen sich so als Summe unendlich vieler sinusförmiger Signale.

    In der Elektrotechnik entstanden mit Aufkommen von Gleichrichtern die ersten Oberschwingungserzeuger. Der Anteil von Halbleiterelektronik war anfangs gering, es überwogen die linearen Verbraucher wie Drehstrommotore, Glühlampen, elektrische Heizungen. Der Einsatz von Stromrichter, Umrichter, Wechselrichter, Ein-/Rückspeisemodule, Schaltnetzteile, Induktionsöfen, Schweißgeräten, Energiesparlampen (ESL), elektronische Vorschaltgeräte, dimmbaren Leuchten usw. sorgt durch immer mehr nichtlineare Verbraucher für eine verzerrte Netzqualität. Alle diese Lasten verursachen zunächst Oberschwingungen, da die Kombination aus Gleichrichter und Glättungskondensator pulsförmige Ströme aus dem Netz entnimmt. Die Gleichrichterlasten führen in der Netzrückwirkung zu einer Abflachung der Sinusform und damit zu Oberschwingungen auch in der Netzspannung. Der Neutralleiter führt einen Teil der Oberschwingungsströme ab und wird dadurch unerkannt überlastet. Er brennt oft unbemerkt ab. Die dann eintretende Spannungsverlagerung durch offenen Sternpunkt hat verheerende Ausmaße für die angeschlossenen Geräte. Ebenfalls besteht die Gefahr des Brandes durch den überhitzen Neutralleiter.

    Besonders störungseinfließend sind die 3. Harmonische (150 Hz) und die 7. Harmonische (350 Hz), die nicht über eine verdrosselte Kompensationsanlage kompensiert werden können, sonder nur durch Filter. Für die Belastung des Neutralleiter und die damit verbundene Erwärmung, sowie mögliche Überhitzung sind die harmonischen Vielfachen von 3 (3, 6, 9, 12, 15, 18, 21 und 24) verantwortlich. Einen Wärmeinfluss und Motorprobleme erzeugen die Harmonischen der 2, 5, 8, 11, 14, 17, 20 und 23 Ordnung. Zu den etwas "gutartigeren Oberschwingungen" die zur Erwärmung von Leitern, Schutzschaltern usw. führen, zählen die 4, 7, 10, 13, 16, 19, 22 und 25 Oberschwingung.

    Grenzwerte für Oberschwingungsspannungen

    Ungerade Harmonische

    Gerade Harmonische

    Nichtvielfache von 3

    Vielfache von 3

    Ordnung h

    uh in %

    Ordnung h

    uh in %

    Ordnung h

    uh in %

    5

    6,0

    3

    5,0

    2

    2,0

    7

    5,0

    9

    1,5

    4

    1,0

    11

    3,5

    15

    0,5

    6...24

    0,5

    13

    3,0

    21

    0,5

     

     

    17

    2,0

     

     

     

     

    19

    1,5

     

     

     

     

    23

    1,5

     

     

     

     

    25

    1,5

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    Der Kunde muss am Verknüpfungspunkt zur EVU die Netzqualität gemäß EN 50160 (Merkmale der Spannung in öffentlichen Elektrizitätsversorgungsnetzen) einhalten. Maßgeblich für die Verzerrung des Netzes sind der Verzerrungsfaktor der Grundschwingung (THD) und der Oberschwingungs-Klirrfaktor (DF). Der Grenzwert des Gesamtoberschwingungsgehaltes THD (Total Harmonic Distortion) der Versorgungsspannung, gebildet aus allen Oberschwingungen bis zur Ordnungszahl 40, darf einen Wert von 8 % nicht überschreiten. Ab einen THD größer 4 % beim Spannungsverlauf kann mit Störungen gerechnet werden. Ist der Klirrfaktor in Prozent angegeben, so ist dies der Anteil der höherfrequentierten Schwingungen des Effektivwertes, die beispielsweise in einem Elektromotor als unnütze Erwärmung verloren gehen. Das Oberschwingungsspektrum gibt Angaben über die Ordnungszahlen und die Amplituden aller in einem nicht sinusförmigen Signal vorkommenden Oberschwingungen. Die Amplituden werden in Prozent der Grundschwingung angegeben, deren Grenzwerte im Einzelnen zu berücksichtigen sind.

    Bei der heutigen Oberschwingungsbelastung der Netze sind Verdrosselungen meist nicht mehr ausreichend. Die 5. Harmonische, die überwiegend durch 6-Puls-Wechselrichter erzeugt wird, kann gut durch eine verdrosselte Kompensationsanlage kompensiert werden. Probleme bereiten allerdings die 3. Harmonischen, die durch getaktete Netzteile erzeugt werden. Deswegen benötigt man nach heutigen Stand der Technik auch den Einsatz intelligenter aktiver Filter.

    Zur Begrenzung von Oberschwingungen werden mehrere aufeinander abgestimmte passive Filter eingesetzt. Die Verbesserung des Netzrückwirkungsverhaltens ergibt sich nur für die jeweils konkrete Installation. Bei Erweiterung der Anlage kann der Einsatz eines neuen Filters notwendig werden. Für Installationen mit ständiger Erweiterung können auch aktive Oberschwingungsfilter eingesetzt werden. Aufgrund der Flexibilität der aktiven Filter kann die Nenngröße vom aktuellen Bedarf gewählt werden. Zusätzlicher Bedarf kann jederzeit durch Hinzufügen weiterer Komponenten aufgefangen werden.

    Thermografie

    Thermografie ist ein bildgebendes Verfahren, das die für das menschliche Auge unsichtbare Wärmestrahlung (Infrarotlicht) von Gegenständen sichtbar macht. Es handelt sich hierbei um ein zerstörungsfreies, berührungsloses Messverfahren. Dies ist bei der Thermodiagnose an elektrischen Anlagen von großer Bedeutung, da die gesamte Anlage unter Betrieb, sogar im Lastbetrieb, mit einer Wärmebildkamera (TIC) auf thermische Schwachstellen untersucht werden kann. Im Gegensatz zu punktuellen Messungen (z. B. Thermometer) erfasst die Infrarotkamera über Flächensensoren (FPA) die Temperaturverteilungen und stellt diese in einem Thermogramm dar. Diese Wärmebilder, in denen unterschiedliche Farbtöne bestimmten Temperaturen zugeordnet werden, geben Aufschluss über mögliche Schwachstellen. Je wärmer die Objekte sind, desto heller erscheinen sie im Wärmebild. Mit Fachkenntnissen ist man nun in der Lage das Thermogramm richtig zu deuten. Hotspots die beispielsweise überbelastete Leiter, lose Klemmen, schlechte Kontaktstellen vermuten lassen, können nun gezielt durch eine vorbeugende Instandhaltung überprüft werden.

    anschlussklemme

    Leider gibt es bei diesem bildgebenden Verfahren auch verschiedene Störeinwirkungen und Störstrahlen, die eine Interpretation der Aufnahme schwierig gestalten. Die bei der Aufnahme erfasste IR-Strahlung besteht aus Emission, Reflexion und Transmission, die vom fokusierten Objekt ausgeht. Maßgebend für eine gute Bildauswertung ist ein hoher Emissionsgrad (Ausstrahlungsgrad) und ein geringer Reflexionsgrad (Spiegelverhalten). Die Reflexionstemperatur- Kompensation (RTC) ist zu berücksichtigen. Vor einer Wärmebildaufzeichnung ist der RTC zu ermitteln und der Emissionsgrad nach Tabelle einzustellen.

    Wie bei der herkömmlichen Fotografie sind auch bei der Thermografie die Umgebungsbedingungen maßgeblich für eine gute Aufnahme. Besonders sollte bei der Elektrothermografie eine hohe Temperaturdifferenz von mind. 15 Grad Kelvin am Messobjekt vorliegen und das Objektiv sollte unter Berücksichtigung des Schutzabstandes so nah wie möglich am Objekt sein. Bei der thermografischen Überwachung von elektrischer Anlagen besteht das Hauptproblem darin, dass keine aussagekräftige Fotos durch Abdeckungen (z. B. Glas- oder Kunststofffenster) erbracht werden können. In vielen Fällen muss deshalb die Verkleidung abmontiert werden, um verwertbare Aufzeichnungen durchzuführen. Damit kommt einer der großen Vorteile der berührungslosen Thermografie nicht mehr zum tragen. Abhilfe schaffen hier nur infrarottransparente Spezialgläser oder Abdeckungen aus Metallgitter. Die Versicherer sind besonders an der Verhütung von Schäden interessiert und damit auch an der thermografischen Untersuchung. Die Richtlinien für die thermografische Überwachung veröffentlichte der VdS mit den Merkblättern VdS 2859 (Anerkennung von Thermografen) und VdS 2858 (Merkblatt zur Thermografie an elektrischen Anlagen). Die Thermografie ersetzt nicht die gesetzlich vorgeschriebenen Prüfungen, sondern ist nur eine erweiterte Maßnahme. Für die Arbeitssicherheit ist weiterhin die UVV-Vorschrift BGV A3 und für Brandschutz die Feuerversicherungsklausel VdS 3602 relevant, um der Sicherheit gerecht zu werden und den Versicherungsschutz zu gewährleisten.

    Richtwerte für Grenztemperaturen an elektrischer Betriebsmittel im Niederspannungsbereich

    Equipment

    Übertemperatur

    Maximaltemperatur

    Verteilerschrank / Schaltschrank

     

    55°C (üblich 35°C)

    Kunststoffgehäuse

    bis 50°K

    65°C

    Leiter mit PVC-Isolierung

     

    70°C

    Reihenklemmen

     

    70°C

    Steckklemmen und Anschlussklemmen mit Federzug

     

    95°C

    Stromschienen

     

    105°C

    Kleintransformatoren und Drosseln

     

    100°C

    Wicklungen, Kernbleche und Schützspulen

     

    140°C

    Schaltgeräte,Schutzschalter,Leistungsschalter,NH-Sicherungen

    bis 70°K

    85°C

    Schraubsicherungen

    bis 80°K

    100°C

    Motore der Klasse Y

    bis 50°K

    90°C

    Motore der Klasse A

    bis 60°K

    105°C

    Motore der Klasse E

    bis 75°K

    120°C

    Motore der Klasse B

    bis 80°K

    130°C

    Motore der Klasse F

    bis 105°K

    155°C

    Motore der Klasse H

    bis 125°K

    180°C

    Im Niederspannungsbereich sind bis zu den o.g. Grenzwerten in der Regel keine Maßnahmen notwendig. Sofern diese Werte um 10 bis 25°K überschritten werden, sollte die Anlage weiterhin beobachtet werden. Werden diese Werte um 25 bis 50°K überschritten, so sollte eine zeitnahe Instandsetzung erfolgen. Bei einer Überschreitung um mehr als 50°K ist eine sofortige Instandsetzung zu empfehlen. In Mittel- und Hochspannungsanlagen sind niedrigere Grenzwerte zu berücksichtigen. Keine Maßnahmen sind bis zu einen Temperaturunterschied bis 10°K notwendig. In der Fehlergruppe 1 sollte die Schwachstelle beobachtet und bei Gelegenheit nachgebessert werden. Dies ist bei Überschreitungen an HH-Sicherungen von 10 - 35°K, bei Schaltkontakten 10 - 35°K mit 50%iger Belastung, sowie bei Endverschlüssen von 10 bis 25°K mit einer Belastung von 50% bis 75 % des Nennstromes der Fall. Überschreitungen darüber sollten instandgesetzt werden oder die Belastungen notfalls verringert werden.


    Fachlexikon der Mechatronik © 2012 Erich Käser. Alle Rechte vorbehalten.