Schutzmaßnahmen
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Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV)
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Elektrotechnik
EMV-gerechte Ausführung von NS-Schaltanlagen
ep4/2010, 9 Seiten
Vagabundierende Ströme vermeiden Vagabundierende Ströme sind Teile von Betriebsströmen, die im ungestörten Betrieb in TN-C-Systemen über Schutzleiter, Potentialausgleichsleiter und leitfähige Gebäudeteile (Rohrsysteme, Stahlkonstruktionen usw.) zum Fließen kommen. Eine Ursache liegt begründet in den immer noch in Gebäuden anzutreffenden Drehstrom-Vierleiter-Netzen (TN-C-Systemen) mit mehrfachen Erdverbindungen. Durch die zu späte Auftrennung der TN-C-Zuleitungen (L1, L2, L3, PEN) in ein TN-S-System (L1, L2, L3, N, PE) werden Verbindungen und damit Widerstände parallel geschaltet, über die dann ein Teil der Betriebsströme fließen. Allerdings nicht über die Wege, die eigentlich dafür gedacht waren, sondern unkontrolliert als „vagabundierende Ströme“ über alle leitfähigen Gebäudeteile, die mit dem Erdsystem verbunden sind. Den typischen Fall stellt ein mehrstöckiges Wohngebäude dar, in dem alle Etagen über eine 4-polige Steigeleitung versorgt werden (Bild ). Jede Etage erhält eine eigene Unterverteilung zur Versorgung der jeweiligen Wohneinheit. In jeder Verteilung erfolgt eine Auftrennung in ein TN-S-System. Wird z. B. ein Warmwassergerät eingeschaltet, fließt der Strom über den N-Leiter bis zur Unterverteilung und dann über den PEN-Leiter in der Steigeleitung zurück zur Spannungsquelle. Über die blaue Brücke findet der Betriebsstrom eine leitende Verbindung zum PE-Leiter. Bauartbedingt besteht eine Verbindung des an den PE angeschlossenen Korpus des Warmwassergeräts mit der Wasserleitung. So wird ein Teil des Betriebsstroms zum „vagabundierenden Strom“, der nicht nur über die an die Haupterdungsschiene angeschlossene Wasserleitung fließt, sondern auch über leitfähige Gebäudeteile, die mit der Haupterdungsschiene verbunden sind. Sogar durch die darunter liegende Wohneinheit fließt dieser „vagabundierende Strom“, obwohl hier kein Gerät eingeschaltet ist. Mit einem Widerstandsmodel (Bild ) sind die beschriebenen Strombahnen sehr gut zu verdeutlichen. Zu erkennen ist, dass am PEN-Leiter (R 4) eine Spannung von 0,045 V abfällt. Diese Spannung reicht aus, einen Strom von 0,57 A über die parallel zum PEN-Leiter in der Steigeleitung (R 4) vorhandene Strombahn (R 5 - R 6 - R 7) zu treiben. Diese Situation findet man nicht nur in Wohnhäusern, sondern auch in vielen Industrie- und Zweckbauten. Die elektrische Installation in diesen Gebäuden stammt in der Regel aus der Zeit, in der das Gebäude errichtet wurde. In der Praxis erfolgt allerdings meistens keine Anpassung an den neuesten Stand der Technik, da keine entsprechende Normen-Forderung besteht. So werden moderne Maschinen an das vorhandene Netz angeschlossen, ohne die Besonderheiten der neuen Maschinen zu beachten. „Vagabundierende Betriebsströme“ auf Schutzleitern, Schirmen von Datenleitungen und Masseverbindungen (GND) verursachen Störungen in elektronischen Steuerungen von Maschinen und Geräten. Deshalb erfordern moderne Maschinen und Systeme mit einem hohen Anteil an Informationstechnik/Elektronik ein EMV-gerechtes Netzsystem! Diese Forderung erfüllt am ehesten das TN-S-System. Normen fordern das TN-S-System In den VDE Bestimmungen [1][2][3] werden eindeutig · der Einsatz eines TN-S-Systems und · die Auftrennung in N- und PE-Leiter nach dem Speisepunkt gefordert. Das bedeutet, dass im Gebäude kein PEN-Leiter vorhanden sein darf. Auch der VdS empfiehlt in seiner Richtlinie 2349 [4] im Abschnitt 4.3.1 „Errichten des Stromversorgungssystems“ das TN-S-System Elektropraktiker, Berlin 64 (2010) 4 328 FÜR DIE PRAXIS Elektromagnetische Verträglichkeit EMV-gerechte Ausführung von NS-Schaltanlagen M. Salzmann, Lennestadt Störungen in elektrischen Anlagen und Geräten bereiten zunehmend Probleme. Ursachen sind häufig „vagabundierende Ströme“. Diese auf Schutzleitern, Schirmen von Datenleitungen und Masseverbindungen fließenden Ströme verursachen Störungen in elektronischen Steuerungen von Maschinen und Geräten. Maschinen und Systeme mit einem hohen Anteil an Informationstechnik/Elektronik erfordern deshalb ein EMV-gerechtes Netzsystem. Im Beitrag wird dargelegt, welche Maßnahmen diesbezüglich notwendig und erfolgversprechend sind. Autor Martin Salzmann ist Produktmanager Niederspannungs-Schaltanlagen bei der Gustav Hensel Gmb H & Co. KG, Lennestadt. 5,6 m 71 m 2 kW 26,45 m 71 m 5,6 m TN-C-System 5,6 m 2 m 71 m 8,67A 0,57A 8,1A 228,68V 0,61V 0,048V 0,61V 0,045V HAK 0,1 A 0,57 A 0,57 A 0,47 A Widerstandsmodell der im Bild 1 dargestellten Elektroinstallation UV EG UV 1. OG Wohngebäude mit 4-poliger Steigeleitung TN-C-System 5,6 m 71 m 2 kW 26,45 m 71 m 5,6 m 0,0A 228,68 V 0,61 V 0,048 V 0,61 V 0,045 V 0,0 V 5,6 m 2 m 71 mW 8,65A HAK 0,00 A 0,00 A 0,00 A 0,00 A UV 1. OG UV EG Steigeleitung eines Wohnhauses in 5-poliger Ausführung Widerstandsmodell der im Bild 3 dargestellten Elektroinstallation möglichst ab der Einspeisung (Übergabestelle) zu realisieren. Das Vermeiden von Leiterschleifen und induktiven Einkopplungen werden im Abschnitt 4.4 „Elektromagnetische Beeinflussung“ beschrieben. Auch hier kommt man zu dem Schluss, dass das Errichten eines TN-S-Systems die bessere Lösung ist. In der DIN VDE 0100-510 [5] wird dargestellt, dass ein Schutzleiterstrom auch dann fließen kann, wenn alle Betriebsmittel fehlerfrei in Betrieb sind. Es wird deutlich gemacht, dass die Gestaltung der elektrischen Anlage so aufeinander abgestimmt sein muss, dass Sicherheit besteht und ein bestimmungsgemäßer Betrieb garantiert wird. Maßnahmen zur Verbesserung der EMV Bei Neuanlagen mit einem TN-System sollte grundsätzlich das TN-S-System angewendet werden. Auch wenn die niederspannungsseitige Einspeisung durch den VNB (Versorgungsnetzbetreiber) als TN-C-System erfolgt, sollte immer so früh wie möglich auf ein TN-S-System übergegangen werden. Auch bei Einspeisungen über einen Transformator ist es ratsam, die Aufteilung in N- und PE-Leiter schon am Transformator durchzuführen. Bei Altanlagen wird diese Angelegenheit natürlich ungleich schwieriger. Hier muss zunächst eine Bestandsaufnahme erfolgen, um die richtigen Ansatzpunkte zu ermitteln. Es Elektromagnetische Verträglichkeit FÜR DIE PRAXIS )NVESTITION IN DIE :UKUNFT Alle Messungen gemäß VDE 0100 Teil 600, einschließlich Spannungsfall sind selbstverständlich Schnelle Speichereingabe per Barcodes möglich Übersichtliche Baumstruktur des Speichers Für Ihre Sicherheit: CAT IV Strommessung mit flexiblem Sensor - auch für unterbrechungsfreie Erdungsmessung 3ETZEN 3IE -ASTËBE GMC-I Messtechnik Gmb H 3àDWESTPARK 4EL INFO GOSSENMETRAWATTCOM $ .àRNBERG &AX WWWGOSSENMETRAWATTCOM empfiehlt sich, das vorhandene TN-C-System auf ein TN-S-System umzustellen. Dabei ist unter Umständen schrittweise vorzugehen, wobei es natürlich sein kann, dass ein kompletter Umbau aus wirtschaftlichen oder bautechnischen Gründen nicht möglich ist. Evtl. können Verbindungen des Potentialausgleichs verändert oder durch Isolierstücke in Rohrleitungen ein Stromfluss verhindert werden. Allerdings ist unbedingt darauf zu achten, dass der Personenschutz durch diese Umbauten nicht beeinträchtigt wird. So wurden bei dem im Bild dargestellten Wohnhaus · die Steigeleitung von 4-polig in 5-polig geändert (Bild ) sowie · in den Unterverteilern die „blauen Brücken“ entfernt und in den Hausanschlusskasten verlegt (bitte TAB des jeweiligen VNB beachten!). Das Gebäude wurde so von den „vagabundierenden Strömen“ befreit. Da nur noch eine Brücke zwischen N- und PE-Leiter im gesamten Gebäude vorhanden ist, gibt es keine Schleifen mehr, über die ein Strom fließen kann. Das wird auch an dem nun veränderten Ersatzschaltbild deutlich (Bild ). Da die Widerstände R5 - R6 - R7 nicht mehr parallel zu einem anderen Widerstand liegen, an dem eine Spannung abfällt, fließt kein Strom mehr durch diesen Zweig. Die Zeit der „vagabundierenden Ströme“ ist vorbei. Mehrfacheinspeisung Die Versorgung großer Gebäude oder großer Industrieanlagen erfordert eine eigene Trafostation. Aber auch hier muss natürlich über eine EMV-gerechte Netzstruktur nachgedacht werden. Bereits bei der Planung sind die Weichen richtig zu stellen. Besonders bei Anlagen mit mehreren Transformatoren oder Generatoren muss auf „vagabundierende Ströme“ geachtet werden. Diese Ströme können Korrosion, Feuer und elektromagnetische Störungen verursachen. Die „vagabundierenden Ströme“ entstehen dadurch , dass mehr als eine Brücke zwischen N- und PE-Leiter vorhanden ist (Bild ). Werden alle Leitungsverbindungen skizziert, so erkennt man leicht, über welche Leiterschleifen „vagabundierende Ströme“ fließen können. Hierbei sollte bedacht werden, dass die an den Enden der PE-Leiter gezeichneten Erdungssymbole nicht im leeren Raum enden, sondern irgendwo mit dem Erdsystem eine leitende Verbindung haben. Bild lässt die Schlussfolgerung zu, dass diese Schaltung so nicht für ein EMV-gerechtes Netzsystem verwendet werden kann. Werden 4-polige Einspeise- und 4-polige Kuppelschalter eingesetzt, so wird der „vagabundierende Strom“ durch den geöffneten Schalterkontakt im N-Leiter unterbrochen (Bild ). Sollte ein Trafo vom Netz genommen werden, wird der Kuppelschalter geschlossen und der jeweilige Trafoschalter geöffnet. Auch hier unterbricht der nun geöffnete Schalterkontakt den „vagabundierenden Strom“. Allerdings kann diese Anordnung nur dann eingesetzt werden, wenn der Kuppelschalter als „Notkupplung“ genutzt wird, die nur dann eingeschaltet wird, wenn einer der Trafos vom Netz genommen werden soll. Werden alle Schalter geschlossen, fließen wieder „vagabundierende Ströme“ wie im Bild . Deutlich wird, dass in einem Leistungsverzeichnis unbedingt angegeben werden muss, ob der Kuppelschalter im Normalbetrieb geschlossen betrieben wird oder ob er nur als „Notkuppelschalter“ vorgesehen ist. Elektropraktiker, Berlin 64 (2010) 4 330 TN-S-System „Vagabundierende Ströme“ in Netzen mit mehreren Transformatoren/Generatoren TN-S-System Verhindern „vagabundierender Ströme“ durch 4-polige Einspeise- und 4-polige Kuppelschalter PEN grün-gelbe Brücke Zentraler Erdungspunkt (ZEP) System mit Mehrfacheinspeisung, bei dem die Sternpunkte der Transformatoren nicht direkt mit Erde verbunden sind FÜR DIE PRAXIS Elektromagnetische Verträglichkeit Elektromagnetische Verträglichkeit FÜR DIE PRAXIS Mehrfachtrafoanlagen mit „Zentralem Erdungspunkt“ Für den Fall, dass der Kuppelschalter im Normalbetrieb geschlossen betrieben wird, muss nach einer anderen Art der Netzstruktur gesucht werden. Die DIN EN 0100 Teil 100 vom Juni 2009 [6] beschreibt im Abschnitt 312.2.2.1.2. zum Thema „System mit Mehrfacheinspeisung“ eine Schaltungsvariante, die hier eine Lösung darstellt. Bei dem im Bild dargestellten System fließen keine Teilbetriebsströme als „vagabundierende Ströme“ über unbeabsichtigte Wege. Das erfordert allerdings, dass die Sternpunkte der Transformatoren oder auch Generatoren nicht mehr direkt mit Erde verbunden werden dürfen. Der Leiter vom Sternpunkt der Transformatoren oder Generatoren zur PEN-Schiene in der ersten NS-Hauptverteilung ist ein PEN-Leiter und wird in grün-gelb ausgeführt. Außerdem muss er isoliert verlegt werden. In der gesamten Anlage ist nur eine einzige Verbindung vom PEN zur Hauptschutzleiter-Schiene erlaubt, wobei diese Verbindung in der NS-Hauptverteilung angeordnet sein muss. Der Schutzleiter kann dann, zusätzlich zur Erdung mehrfach an der Haupterdungs-Schiene erfolgen. Wegen dem nur einmal vorhandenem „Zentralen Erdungspunkt“ (ZEP) ergibt sich keine Strombahn, die einen „vagabundierenden Strom“ zurück zum Trafo führen kann. Eine Erdung der Trafosternpunkte direkt am Trafo entfällt. Die Erdung des Systems erfolgt über die grün-gelbe ZEP-Brücke, die nur einmal an zentraler Stelle in der nach den Trafos angeordneten NS-Hauptverteilung angeordnet wird. Diese direkte Erdung am Trafo wird in der neuen DIN EN 0100 Teil 410 vom Juni 2007 [7] nicht mehr verlangt. Es heißt jetzt in Abschnitt 411.4.2: „Der Neutral- oder Mittelpunkt des Versorgungssystems muss geerdet werden.“ Diese Forderung wird mit dem ZEP erfüllt. Der PEN-Leiter wird im gesamten Verlauf isoliert aufgebaut. Das heißt aber nicht, dass der PEN-Leiter innerhalb der Schaltanlage mit einem Berührungsschutz versehen werden muss. An diesem isoliert verlegten PEN-Leiter werden die abgehenden N-Leiter angeschlossen. Als Zusatzmaßnahme ist es sinnvoll, an dieser ZEP-Brücke einen Sicherheitshinweis anzubringen: Sicherheitshinweis an der ZEP-Brücke Verlauf des Fehlerstroms bei Mehrfacheinspeisung entsprechend Bild 7 PEN PEN Elektropraktiker, Berlin 64 (2010) 4 332 „Beim Entfernen der Brücke wird die Schutzmaßnahme aufgehoben!“ (Bild ). Mit einem Stromwandler, der in diese grüngelbe ZEP-Brücke eingesetzt wird, kann man mit einem Monitorringsystem fehlerhafte Verbindungen zwischen PEN- und PE-Leiter sofort ermitteln und beseitigen, bevor die „vagabundierenden Ströme“ Schäden verursachen. Um Körperschlüsse am Trafo sicher abschalten zu können, muss die Trafobox mit dem PE-Leiter der Schaltanlage verbunden werden. Diese Verbindung sollte zweckmäßigerweise in dem Schrankfeld angeschlossen werden, in dem auch die entsprechenden Außenleiter dieses Trafos angeschlossen werden. So kann eine definierte Fehlerschleife sichergestellt werden, die den möglichen Fehlerstrom des fehlerbehafteten als auch den der übrigen Trafos tragen kann. Im Bild ist zu erkennen, welchen Verlauf der Fehlerstrom nimmt. Der Leiterquerschnitt wird durch · den max. fließenden Fehlerstrom, · die Zeitdauer der Abschaltung durch die entsprechende MS-Schutzeinrichtung und · den Leiterwerkstoff sowie dessen Isolierung bestimmt. In EN 60 439-1 wird im Anhang B im Kapitel „Verfahren für die Querschnittsberechnung von Schutzleitern im Hinblick auf thermische Beanspruchung durch Ströme von kurzer Dauer“ folgende Berechnungsformel zur Ermittlung des Leiterquerschnitts angegeben. SP = / k Sp Mindestquerschnitt [mm2] I Kurzschlusswechselstrom [kA] t Ausschaltzeit [s] k Faktor für Leiter und Isolierung Cu/PVC = 143 Cu blank = 176 Sicherstellen des Personenschutzes 6.1 Berücksichtigung des ZEP Bezüglich des Personenschutzes stellt sich die Frage: „Kann der ,,Zentrale Erdungspunkt“ in allen Netzsystemen angewendet werden?" Diese Frage soll am Beispiel der Energieversorgung einer großen Industrieanlage betrachtet werden (Bild ). Innerhalb dieser Industrieanlage werden sechs Schwerpunktstationen eingesetzt, die alle autark über einen eigenen Trafo versorgt werden. Zwischen allen Anlagen werden Verbindungskabel installiert, die über „Notkupplungen“ die Energieversorgung aus den Nachbarstationen sicherstellen, wenn der eigene Trafo dieser Anlage vom Netz genommen wird. Wie aus dem Entwurf der VDE 0100 Teil 100 [6] Abschnitt 312.2.2.1.2. hervorgeht, darf in der gesamten Anlage nur eine einzige Verbindung vom PEN-Leiter zur Hauptschutzleiter-Schiene vorhanden sein. Fehlerstelle ZEP Industrieanlage Anwenden des ZEP in einer Industrieanlage mit sechs Schwerpunktstationen Personenschutz bei Einsatz von 4-poligen Kuppelschaltern in Anlagen mit ZEP Haupterdungsschiene PEN keine Fehlerabschaltung ! Haupterdungsschiene PEN Einspeiseschalter 3-polig Kuppelschalter 3-polig Feuerschutzwand F90 ZEP ? Fehlerstrom, der durch einen externen Verbraucher in einer Unterverteilung entsteht Räumlich voneinander getrennte Hauptverteiler der allgemeinen Stromversorgung (AV) und der Sicherheitsstromversorgung (SV) FÜR DIE PRAXIS Elektromagnetische Verträglichkeit Diese Brücke ist in der Hauptverteilung 1 angeordnet. Entsteht im ungünstigsten Fall in der Hauptverteilung 6 ein Körperschluss, muss dieser Fehlerstrom über den PE-Leiter durch alle Verteiler bis zur 1. Hauptverteilung über die ZEP-Brücke und dann über die PEN-Leiter zurück zum Trafo der Anlage 6 fließen. Zwischen diesen Anlagen kann u.U. eine Entfernung von 2000 m liegen. Die Impedanz der nun 4 km langen Leitung ist mit Sicherheit so groß, dass der dann fließende Fehlerstrom unterhalb der Auslöseschwelle der Schutzeinrichtung liegt. Eine sichere Abschaltung ist nicht gewährleistet. In diesem Fall muss über andere Lösungen nachgedacht werden. Vielleicht ist eine Verschaltung wie im Bild die bessere Lösung. Einer pauschalen Anwendung des ZEP für alle Fälle kann also nicht entsprochen werden. Jedes Bauvorhaben erfordert eine eigene individuelle Lösung. Ebenfalls aus Sicht des Personenschutzes stellt sich die Frage, ob bei Anlagen mit ZEP 4-polige Kuppelschalter oder 4-polige Einspeiseschalter eingesetzt werden können. Auch hier lohnt sich eine Überprüfung der Strombahn eines möglichen Fehlerstroms. Was geschieht, wenn 4-polige Kuppelschalter eingesetzt werden, zeigt Bild . Zunächst ist festzustellen, dass der PEN-Leiter geschaltet wird, was natürlich gegen alle technischen Regeln verstößt. Da der PEN außer den Betriebsströmen auch eventuelle Fehlerströme führt, wird deutlich, dass durch den geöffneten N-Kontakt des Kuppelschalters keine Fehlerstrombahn entsteht. Eine Fehlerabschaltung ist nicht gegeben. Auch ein 4-poliger Einspeiseschalter würde im Falle eines Körperschlusses an den Einspeiseklemmen keine Fehlerabschaltung bewirken. Eine wichtige Erkenntnis ist, dass bei einer Energieversorgung, die mit einem zentralen Erdungspunkt aufgebaut wird, zwingend 3-polige Einspeise- und 3-polige Kuppelschalter eingesetzt werden müssen. Bild zeigt den Fehlerstroms, der z. B. durch einem externen Verbraucher einer Unterverteilung entsteht. Es ist äußerst wichtig, immer den Betriebsfall und den Fehlerfall zu betrachten. Der Personenschutz muss immer die erste Priorität haben. 6.2 Berücksichtigung der LAR Eine weitere Herausforderung ist die Energieversorgung eines öffentlichen Gebäudes oder eines Krankenhauses, bei der die LAR (Leitungsanlagenrichtlinie) wirksam wird. Hier müssen die Hauptverteiler der allgemeinen Stromversorgung (AV) und der Sicherheitsstromversorgung (SV) räumlich voneinander getrennt, in separaten Räumen, durch eine Feuerschutzwand getrennt, untergebracht werden (Bild ). Das ist notwendig, damit bei einem Brand nicht beide Anlagenteile zerstört werden. Die Forderung nach einer einzigen ZEP-Brücke bringt nun Probleme. Wird die ZEP-Brücke im AV-Teil untergebracht und dieser Anlagenteil durch einen Brand zerstört, so erfolgt die Versorgung des SV-Teils nach Abschalten des Kuppelschalters vom Generator. Allerdings u.U. ohne die ZEP-Brücke. Auch eine Brücke im SV-Teil kann natürlich verloren gehen und somit zu einem gefährlichen Zustand führen. Zwei ZEP-Brücken, jeweils eine im AV- und SV-Teil, führt unweigerlich zu „vagabundierenden Strömen“. Außerdem schreibt die Norm VDE 0100 Teil 100 [6], Abschnitt 312.2.2.1.2, den Einsatz nur einer einzigen Brücke zwischen PEN- und PE-Leiter vor. Es muss also eine andere Lösung gefunden werden. Bild zeigt eine mögliche Variante für diese Aufgabe. Der SV-Teil wird wie eine Unterverteilung im TN-S-System behandelt und über einen 4-poligen Kuppelschalter mit dem AV-Teil verbunden. Direkt am Generator wird durch eine zweite Brücke der Sternpunkt in N und PE aufgetrennt und mit einem 5-poligen Kabel über einen 4-poligen Leistungsschalter eingespeist. Der Kuppelschalter ist im Normalbetrieb geschlossen und die ZEP-Brücke im AV-Teil wirksam. Bei Notbetrieb wird diese Brücke durch den vierten Pol des Kuppelschalters „weggeschaltet“ und die Brücke am Generator übernimmt den Personenschutz. Mit dieser Konstellation werden somit die „vagabundierenden Ströme“ unterbunden und der Personenschutz sichergestellt. Feuerschutzwand F90 PEN EMV-gerechte Lösung für Anlagen mit allgemeiner (AV) und Sicherheits-Stromversorgung (SV) Elektromagnetische Verträglichkeit FÜR DIE PRAXIS Innovative LED-Technik & Einbaustrahler Herzlich Willkommen auf der light & building 2010 Besuchen Sie uns. Halle 4.1 · Stand E50 LED-Möbeleinbaustrahler LED-Bodeneinbaustrahler Einbaustrahler LED-Ansteuerung LED-Leuchtmittel LED-Strips rutec Licht Gmb H & Co. KG Carl-Zeiss-Straße 15 · 28857 Syke Telefon (0 42 42) 95 65 -0 e-mail: info@rutec.de · www.rutec.de Deutlich wird, kein Netzsystem ist für alle Fälle einsetzbar. Für jede Netzkonstellation ist eine umfangreiche Untersuchung und Planung notwendig, wobei alle Parameter im jeweiligen Gebäude zu berücksichtigen sind. Nur wenn Planer, Errichter und Betreiber eng zusammenwirken, kann sichergestellt werden, dass die Anlage sowohl aus EMV-Sicht als auch aus Sicht des Personenschutzes sicher betrieben werden kann. EMV-gerechte Sammelschienensysteme Üblicherweise werden die Sammelschienen in Schaltanlagen so aufgebaut, dass die drei Außenleiter im oberen Bereich des Schrankfeldes angeordnet werden. Die PEN(N)- und die PE-Schiene werden dann im Bereich der Kabelabgänge in geringem Abstand angeordnet (Bild ). Für die Versorgung der meisten Gebäude mag das so in Ordnung sein und ist auch durchaus normkonform. Dient diese Schaltanlage allerdings zur Versorgung eines Gebäudes mit einem hohen Anteil an Telekommunikations- und EDV-Systemen, muss man sich die Parallelführung der PEN(N)- und PE-Schiene in der Schaltanlage genauer anschauen. Der hohe Strom in der PEN(N)-Schiene induziert in die parallel angeordnete PE-Schiene einen Strom, wobei die im PEN(N) überlagerten Frequenzen der Oberschwingungen diesen Effekt zusätzlich verstärken. Durch die vielen Verbindungen der PE-Schiene mit allen leitfähigen Gebäudeteilen entstehen Leiterschleifen, die von diesem induzierten Strom durchflossen werden (Bild Um diese Induktion zu verringern empfiehlt es sich, im entsprechenden Anwendungsfall den Abstand zwischen PEN(N)- und PE-Schiene zu vergrößern. Im Idealfall wird die PEN(N)-Schiene in der Nähe der Außenleiter angeordnet (Bild ). Dadurch verringert sich das niederfrequente Magnetfeld im Schaltfeldgehäuse und die Induktion im Bereich der PEN(N)- und PE-Schienen wird minimiert. Die Induktion tritt natürlich auch in den abgehenden Kabeln auf. Hier sollte man auf dem Markt verfügbare EMV-gerechte Kabel einsetzen. Fachgerechtes Erdungskonzept Der Einsatz von busfähigen Geräten oder Einrichtungen der IT-Technik erfordert eine sorgfältige Betrachtung der Netzsituation. Üblicherweise werden z. B. Multimessgeräte mit BUS-Ankopplung wie im Bild aufgebaut. Auch wenn die Schaltanlage mit einem „Zentralen Erdungspunkt“ ausgerüstet ist, wird durch die Parallelführung der PEN(N)- und PE-Schienen in die PE-Schiene ein Strom Elektropraktiker, Berlin 64 (2010) 4 334 Leiterschleifenbildung bei zu geringem Abstand von PEN- und PE-Schiene Normalerweise praktizierte Schienenanordnung Vermeiden von Induktionsströmen durch Vergrößerung des Abstands zwischen PEN- und PE-Schiene (links) - im Idealfall wird die PEN-Schiene bei den Außenleitern angeordnet (rechts) L1...L3 PEN 150 Hz, 450 Hz Üblicherweise ausgeführte Anlage mit busfähigen Geräten und Einrichtungen der IT-Technik FÜR DIE PRAXIS Elektromagnetische Verträglichkeit PEN PEN PEN Elektropraktiker, Berlin 64 (2010) 4 335 induktiv eingekoppelt. Dieser findet seinen Weg über die beidseitig angeschlossene Abschirmung der Datenleitung. Da hier außer dem 50-Hz-Strom diverse Oberschwingungsströme fließen, wird das Datensignal verfälscht und die Datenübertragung gestört. Durch die Zusammenfassung der Schutzmaßnahme und des Ground-Potentials der Elektronik auf eine gemeinsame PE-Klemme entsteht die im Bild dargestellte Strombahn. Die neue DIN VDE 0100-540 [8] unterscheidet zwischen Schutz und Funktion. Unterschieden wird z. B. zwischen Schutzpotentialausgleichsleiter und Funktionserdungsleiter. Falls dieser erforderlich ist, wird die Handhabung in VDE V 0800 im Teil 2-458 und VDE 0800 Teil 2-310 beschrieben, die ebenfalls zu beachten sind. Hierauf soll an dieser Stelle aber nicht weiter eingegangen werden. Im Unterschied zu Bild zeigt Bild die nach DIN VDE 0100-540 ertüchtigte Verschaltung. Schutz- und Funktionserdungsleiter sind getrennt geführt. Der Funktionserdungsleiter hat, analog zum ZEP, nur eine Verbindung zur Haupterdungsschiene. Eine Schleifenbildung ist nicht vorhanden. Das BUS-System ist von störenden „vagabundierenden Strömen“ befreit. Der Querschnitt dieses Funktionserdungsleiters muss so bemessen werden, dass er · sowohl die Ableitströme der Elektronik tragen kann · als auch im Falle eines inneren Fehlers eines der elektronischen Geräte den dann fließenden Fehlerstrom bis zur Abschaltung der entsprechenden Schutzeinrichtung tragen kann. 18 1 L1...L3 PEN Erdungsleiter Schutzleiter Schutzpotentialausgleichsleiter Haupterdungsschiene Erdungsleiter Funktionserdungsleiter Anlage mit getrennten Schutz- und Funktionserdungsleiter nach DIN VDE 0100-540 [6] Elektromagnetische Verträglichkeit FÜR DIE PRAXIS Jetzt bestellen! HUSS-MEDIEN Gmb H 10400 Berlin Direkt-Bestell-Service: Tel. 030 42151-325 · Fax 030 42151-468 E-Mail: bestellung@huss-shop.de www.huss-shop.de Kommentar mit Anwendungsempfehlungen zur Leitungsanlagen-Richtlinie (MLAR/LAR/RbALei) Enthält den Richtlinientext der MLAR und den Hinweis zu den abweichenden Richtlinientexten der baurechtlich eingeführten Leitungsanlagen-Richtlinien (LAR/RbALei) in den Bundesländern Die Kommentierung bezieht sich auf die einzelnen Absätze mit Praxisempfehlungen und die grafische Interpretation durch Zeichnungen und Maßangaben. Ausführliche Praxisempfehlungen und Praxisbeispiele helfen die Leitungsanlagen-Richtlinien bei bundesweiten Baustellen in die Praxis umzusetzen. Lippe/Wesche/Rosenwirth, Kommentar mit Anwendungsempfehlungen und Praxisbeispielen zur Leitungsanlagen-Richtlinie (MLAR/LAR/RbALei), 3., akt. u. erw. Aufl. 2007, 260 S., mit zahlr. Abb. u. Tab., Broschur, Bestell-Nr. 586 881 4, 96,00 Die Geltungsbereiche: - Leitungsanlagen in Flucht- und Rettungswegen - Leitungsdurchführungen durch feuerwiderstandsfähige Wände und Decken - Deckenabschottungsprinzip für Leitungsanlagen und Bodenabläufe - Installationsschachtprinzip nach DIN 4102-4 und -11 - Elektrischer Funktionserhalt von Leitungsanlagen - Systemböden-Richtlinie - Elt Bau-Verordnung für elektrische Betriebsräume TIPP Firma/Name, Vorname Branche/Position z. Hd. Telefon Fax E-Mail Straße, Nr. Postfach Land/PLZ/Ort 1004 ep Ich bestelle zur Lieferung gegen Rechnung zzgl. Versandspesen zu den mir bekannten Geschäftsbedingungen beim huss-shop HUSS-MEDIEN Gmb H 10400 Berlin Expl. Bestell-Nr. Titel /Stück 586 881 4 Kommentar mit Anwendungsempfehlungen und Praxisbeispielen zur Leitungsanlagen-Richtlinie (MLAR/LAR / RbALei) 3., aktualisierte und erweiterte Auflage 2007 96,00 KUNDEN-NR. (siehe Adressaufkleber oder letzte Warenrechnung) Preisänderungen und Liefermöglichkeiten vorbehalten Datum Unterschrift Leiterquerschnitte der Hauptleitung bis 35 mm2 1.1 4+0-Schaltung und 3+1-Schaltung Die in den Tafeln 1 bis 3 von [1] aufgeführten Blitzstromableiter sind für Querschnitte mehrdrähtiger Leiter bis 35 mm2 geeignet, sodass sie (bei der Ausführung mit zwei durch Brücke verbundenen Klemmen pro Schutzpfad) den V-Anschluss (das Durchschleifen der Hauptleitung) bis zu diesem Querschnitt ermöglichen. Geräte mit der 4+0-Schaltung oder der 3+1-Schaltung haben die für das Durchschleifen der aktiven Leiter (der drei Außenleiter und des Neutralleiters) erforderlichen 8 Klemmen. Elektropraktiker, Berlin 64 (2010) 4 336 FÜR DIE PRAXIS Installationstechnik Klemmen für den Anschluss von Blitzstromableitern E. Hering, Dresden Die für den Einsatz in der Hauptstromversorgung geeigneten Blitzstromableiter wurden in [1] beschrieben. Deren Anschluss an die Hauptleitung ist im Allgemeinen problemlos und ohne Verwendung zusätzlicher Klemmen möglich, wenn er als Stichleitungsanschluss oder durch Aufrasten auf Sammelschienen ausgeführt wird. Der an sich sehr vorteilhafte V-Anschluss (Durchgangsanschluss) kann dagegen im TN-System zusätzlich externe Klemmen erfordern. Bei großen Leiterquerschnitten der Hauptleitung werden Gehäuse mit den in Zählerschränken üblichen Sammelschienen benötigt. Autor Dipl.-Ing. (FH) Enno Hering ist Mitglied des AK „Blitzschutz“ und des AK „Starkstromanlagen bis 1000 V“ des VDE-Bezirksvereins Dresden. Voraussetzung ist natürlich, dass alle elektronischen Geräte eine interne Trennung zwischen dem Schutzkontakt und dem Ground-Potential haben. Ist das nicht der Fall, kann ein Teil des „vagabundierenden Stroms“ oder des Abschaltstroms durch dieses Gerät fließen und es u. U. zerstören. Die Fachkraft muss natürlich beachten, dass sie nun drei grün-gelbe Leiter in ihrer elektrischen Anlage vorfindet. Zudem muss sie darauf achten, ob ein PE-Leiter auf dem PEN-, dem PE- oder dem FE-Leiter angeschlossen werden muss. Ein einfaches grün-gelb auf grün-gelb wird zwangsläufig zu Fehlern im System führen. Die genaue Kennzeichnung der unterschiedlichen Leiter ist somit eine zwingende Voraussetzung. Fazit Nur durch eine gute Koordination zwischen Planer, Errichter und Betreiber kann ein optimales Netzkonzept sichergestellt werden, das zufriedenstellend arbeitet. Auch dem Betreiber muss deutlich werden, dass es nicht mehr allein darum geht, die elektrische Leistung zur Verfügung zu stellen, um seine Betriebsmittel anzuschließen und zu betreiben, sondern dass die Art der angeschlossenen Betriebsmittel die Nutzung seiner elektrischen Anlage erheblich beeinflusst. Außerdem können an elektrischen Anlagen von „gestern“ nicht ohne weiteres die Betriebsmittel von „heute“ angeschlossen werden. Literatur [1] DIN VDE 0100-444:2008-11 Errichten von Niederspannungsanlagen - Teil 4-444: Schutzmaßnahmen - Schutz bei Störspannungen und elektromagnetischen Störgrößen. [2] DIN V VDE V 0800-2-548:1999-10 Elektrische Anlagen von Gebäuden - Auswahl und Errichtung elektrischer Betriebsmittel - Erdung und Potentialausgleich für Anlagen der Informationstechnik. [3] DIN EN 50 310 (VDE 0800-2-310):2006-10 Anwendung von Maßnahmen fur Erdung und Potentialausgleich in Gebäuden mit Einrichtungen der Informationstechnik. [4] VdS-Richtlinie 2349:2000-02 Störungsarme Elektroinstallation - Richtlinie zur Schadenverhütung. [5] DIN VDE 0100-510:2008-10 Errichten von Niederspannungsanlagen - Teil 5-51: Auswahl und Errichtung elektrischer Betriebsmittel - Allgemeine Bestimmungen. [6] VDE 0100 Teil 100:2009-06 Errichten von Niederspannungsanlagen - Anwendungsbereich, Zweck und Grundsätze. [7] DIN VDE 0100 Teil 410:2007-06 Errichten von Niederspannungsanlagen - Teil 4-41: Schutzmaßnahmen - Schutz gegen elektrischen Schlag. [8] DIN VDE 0100-540:2007-06 Errichten von Niederspannungsanlagen - Teil 5-54: Auswahl und Errichtung elektrischer Betriebsmittel - Erdungsanlagen, Schutzleiter und Schutzpotentialausgleichsleiter. HL HL PEN PEN L1 L2 L3 PEN HES 1 x DK2 Erder V-Anschluss eines Blitzstromableiters mit der 3+0-Schaltung an ein TN-C-System DK2 Doppel-Durchgangsklemme mit Querverbinder (Pos. 1 bis 3 der Tafel ); HES Haupterdungsschiene HL HL PEN L1 L2 L3 PEN HES 1 x DK2 Erder V-Anschluss eines Blitzstromableiters mit der 3+0-Schaltung an der Übergangsstelle vom TN-C-Teil zum TN-S-Teil eines TN-C-S-Systems HL HL PEN L1 L2 L3 PEN HES 1 x DK3 Erder Wie Bild 2, jedoch mit Dreifach-Durchgangsklemme DK3 Dreifach-Durchgangsklemme mit Querverbinder (Pos. 4 bis 6 der Tafel )
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- M. Salzmann
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