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Hauptpotentialausgleich in elektrischen Anlagen
ep1/2000, 3 Seiten
1 Grundsätzliche Bedeutung des Potentialausgleichs Im Bereich der Elektrotechnik wird unter dem Begriff Potential eine Spannung zwischen einem Messpunkt und einem Bezugspunkt (z. B. Erde) verstanden. Potentialausgleich ist somit nichts anderes, als Teile mit einem unterschiedlichen Potential auf ein gleiches oder annähernd gleiches Niveau zu bringen, indem man die Punkte unterschiedlichen Potentials miteinander verbindet. Entsprechend einfach ist die Definition der Bezeichnung „Potentialausgleich“ in DIN VDE 0100 Teil 200 definiert: „Elektrische Verbindung, die die Körper elektrischer Betriebsmittel und fremde leitfähige Teile auf gleiches oder annähernd gleiches Potential bringt“. So betrachtet, scheint „Potentialausgleich“ eine einfache Angelegenheit zu sein. Trotzdem treten in der Praxis nach wie vor Unsicherheiten bei der Errichtung des Potentialausgleichs auf. 2 Bestimmungen 2.1 Errichtung Der Hauptpotentialausgleich ist eine wichtige Maßnahme zum Schutz gegen elektrischen Schlag. Er wird in der Errichtungsbestimmung DIN VDE 0100 Teil 410 „Errichten von Starkstromanlagen mit Nennspannungen bis 1000 V; Schutzmaßnahmen“ für jedes Gebäude ausdrücklich gefordert und ist in jedem Fall - unabhängig von den anderen Maßnahmen zum Schutz gegen direktes und bei indirektem Berühren - zu errichten. Im Abschn. 413.1.2.1 dieser Norm sind die grundsätzlichen Anforderungen an den Hauptpotentialausgleich festgelegt. Für die konkrete Ausführung, sowohl des Hauptpotentialausgleichs als auch des zusätzlichen Potentialausgleichs, ist DIN VDE 0100 Teil 540 zu beachten. In dieser Bestimmung sind insbesondere die Mindestquerschnitte für Erdungs- und Potentialausgleichsleiter festgelegt. Der Abschn. 413.1.2.2 von DIN VDE 0100 Teil 410 gibt an, unter welchen Voraussetzungen der örtliche, zusätzliche Potentialausgleich durchgeführt werden muss. Die Anforderungen an den zusätzlichen Potentialausgleich in Räumen und Bereichen mit besonderer Gefährdung sind in Abschn. 413.1.6 von DIN VDE 0100 Teil 540 sowie in weiteren Teilen der Errichtungsbestimmung DIN VDE 0100 zu finden (Tafel ). 2.2 Bauteile Wie bereits erwähnt, ist der Hauptpotentialausgleich eine Maßnahme, die die Qualität des Schutzes gegen elektrischen Schlag entscheidend verbessert. Diese Sicherheit ist aber nur dann in vollem Umfang gewährleistet, wenn bei der Erichtung Bauteile und Produkte verwendet werden, die den sicherheitstechnischen Anforderungen entsprechen. Für die wesentlichen Bauteile einer Potentialausgleichsanlage - Potentialausgleichsschienen und Erdungsschellen - sind die sicherheitstechnischen Anforderungen und die entsprechenden Prüfungen durch den Hersteller in der Produktnorm DIN VDE 0618 Teil 1:1989-08 [1] festgelegt. Für Potentialausgleichsschienen, die dieser Norm entsprechen, kann das VDE-Prüfzeichen erteilt werden. 3 Hauptpotentialausgleich nach DIN VDE 0100 Teil 410 3.1 Grundsätzliche Anforderungen Gemäß DIN VDE 0100 Teil 410 (Januar 1997), Abschnitt 413.1.2.1, müssen in jedem Gebäude der Haupt-Schutzleiter und der Haupt-Erdungsleiter insbesondere mit den nachfolgend aufgeführten fremden leitfähigen Teilen zu einem Hauptpotentialausgleich verbunden werden (siehe Bild ): Installationstechnik Elektropraktiker, Berlin 54 (2000) 1 Hauptpotentialausgleich in elektrischen Anlagen K. Schulte, Lüdenscheid Der Hauptpotentialausgleich (HPA) trägt wesentlich zur Erhöhung des Sicherheitsniveaus von elektrischen Installationen in Gebäuden bei. Einzuhalten sind vor allem DIN VDE 0100 Teile 410 und 540. Zur bestimmungsgemäßen Errichtung gehört auch die Anwendung normenkonformer Bauteile. Dies trifft besonders für das zentrale sicherheitsrelevante Element, die HPA-Schiene, zu. Eine gründliche Information über den HPA, dessen Bauteile und deren Einsatz ist darum für den Errichter unerlässlich. Dipl.-lng. Klaus Schulte ist Mitarbeiter der Firma Hermann Kleinhuis Gmb H + Co. KG, Lüdenscheid. Autor Tafel Bestimmungen zum zusätzlichen Potentialausgleich Räume und Bereiche Errichtungsbesonderer Gefährdung, bestimmung besondere Anlagen VDE 0100 Teil . Räume mit Badewanne 701 oder Dusche Überdachte Schwimm- 702 bäder (Schwimmhallen-und Schwimmbäder im Freien) Landwirtschaftliche 705 und gartenbauliche Anwesen Leitfähige Bereiche mit 706 begrenzter Bewegungsfreiheit Caravans 708 Boote und Jachten 721 Unterrichtsräume mit 723 Experimentierständen Springbrunnen 738 Krankenhäuser und DIN VDE 0107 medizinisch genutzte Räume außerhalb von Krankenhäusern Hauptpotentialausgleich kWh 3/N~ Blitzschutzerder PA-Schiene Haupterdungsleiter Fundamenterder Z Z Blitzschutz PEN Isolierstück Verbindung TN-System, Hauptschutzleiter Rohrsysteme (z.B. Heizungsleitung) Hauptwasserrohr Hauptgasrohr Metallteile der Gebäudekonstruktion (z.B. Stahlträger) Nur gefordert, wenn der Fundamenterder keine Anschlussfahnen für den Anschluss an die Blitzstrom-Ableitungen besitzt. · metallene Rohrleitungen von Versorgungssystemen innerhalb eines Gebäudes, z. B. Wasserverbrauchsleitungen, Gasinnenleitungen · Metallteile der Gebäudekonstruktion, Zentralheizungs- und Klimaanlagen · soweit möglich, wesentliche metallene Verstärkungen von Gebäudekonstruktionen aus bewehrtem Beton. Im Sinn des Potentialausgleichs gilt grundsätzlich, dass fremde leitfähige Teile einbezogen werden müssen. Insofern ist die Aufzählung fremder leitfähiger Teile nach Abschn. 413.1.2.1 lediglich eine grobe, nicht vollständige Aufzählung. Im Sinne des Schutzzieles - Vermeidung von Spannungsverschleppungen und unzulässig hohen Berührungsspannungen - müssen selbstverständlich auch andere fremde leitfähige Teile, wenn vorhanden, einbezogen werden. Solche Teile sind z. B. Sprinkleranlagen, Feuerlöschleitungen, Kabeltrassen und Metallkanäle. 3.2 Potentialausgleichsleiter 3.2.1 Mindestquerschnitte der Potentialausgleichsleiter Bezüglich der Bemessung der Potentialausgleichsleiter heißt es im Abschnitt 9.1.1 von DIN VDE 0100 Teil 540, dass sich die Querschnittsbemessung für die Leiter des Hauptpotentialausgleichs am Querschnitt des größten Schutzleiters der Anlage orientieren muss. Darüber hinaus werden die in Tafel aufgeführten Minimal- und Maximal-Werte angegeben. 3.2.2 Leiterart und zulässige Verlegung von PA-Leitern Als Potentialausgleichsleiter kommen massive Leiter - dies ist der Normalfall - sowie mehr- und feindrähtige Leiter in Frage. PA-Leiter sind Schutzleiter; sie dürfen daher blank oder isoliert sein. Häufig werden als PA-Leiter PVC-Aderleitungen verwendet, z. B. H07V-. Sie dürfen direkt auf, im und unter Putz verlegt werden. Auch die Verlegung in Kabelkanälen nach DIN VDE 0604 und auf Kabelträger-Systemen nach DIN VDE 0639 (z. Z. Entwurf) ist erlaubt. Ein mechanischer Schutz durch Rohre oder Kanäle ist für PA-Leiter nur bei zu erwartender starker mechanischer Beanspruchung gefordert. 3.2.3 Kennzeichnung von PA-Leitern PA-Leiter haben eine Schutzfunktion. Isolierte PA-Leiter müssen deshalb in ihrem ganzen Verlauf grün-gelb gekennzeichnet werden. Die Verwendung der Einzelfarben Gelb, Grün und Blau ist verboten. Werden einadrige Mantelleitungen (z. B. NYM) oder einadrige Kabel (NYY) verwendet, darf auf eine durchgängige Aderkennzeichnung verzichtet werden. Hierbei ist jedoch zu beachten, dass an den Enden der Leitungen, d. h. an den beiden Anschlussstellen, eine dauerhafte grün-gelbe Kennzeichnung anzubringen ist. 3.3 Bauteile für den Hauptpotentialausgleich Zentrales Element für den Hauptpotentialausgleich ist die Potentialausgleichsschiene. An ihr werden die Potentialausgleichsleiter mit unterschiedlichen Querschnitten sowie die Erdungsleitung (z. B. vom Fundamenterder) angeschlossen. Weitere wichtige Elemente für die Errichtung des Hauptpotentialausgleichs sind Rohrschellen, mit denen die metallenen Rohrsysteme eines Gebäudes in den PA einbezogen werden. 3.3.1 Potentialausgleichsschiene Gemäß DIN VDE 0100 Teil 540 muss in jeder Anlage eine Haupt-Erdungsklemme oder -schiene vorgesehen werden. Potentialausgleichsschienen sind nach DIN 18015 Teil 1 sowie nach DIN 18012 im Hausanschlussraum in der Nähe des Hausanschlusskastens anzubringen. Sinnvoll ist die Anbringung oberhalb der Anschlussfahne des Fundamenterders. Die Potentialausgleichsschiene als zentrales Bauelement des Potentialausgleichs muss hohen Sicherheitsanforderungen genügen, insbesondere hinsichtlich Stromtragfähigkeit, Kontaktsicherheit und Korrosionsfestigkeit. In DIN VDE 0618 Teil 1 [1] sind alle relevanten Anforderungen und Prüfungen zusammengefasst. Eine wesentliche sicherheitstechnische Anforderung an Potentialausgleichsschienen für den Hauptpotentialausgleich ist, dass der Querschnitt der Schiene an der schwächsten Stelle mindestens 25 mm2 Cu beträgt oder bei Verwendung anderer Werkstoffe, z. B. Messing, leitwertgleich ist. Diese Anforderung resultiert aus der Überlegung, dass auch hohe Ausgleichsströme, wie sie z. B. bei dem maximalen PA-Leiterquerschnitt 25 mm2 Cu auftreten können, sicher gegen Erder abgeleitet werden. DIN VDE 0618 Teil 1 fordert darüber hinaus eine Mindestanzahl von Anschlussmöglichkeiten (Klemmstellen) für PA- und Erdungsleiter. Diese sind: · 1 x flach, 4 x 30 mm / 10 mm Ø (Fundamenterder) · 1 x 50 mm2 (Blitzschutz, 8 mm Ø) · 6 x 6 bis 25 mm2 (PA-Leiter) · 1 x 2,5 bis mind. 6 mm2 (PA-Leiter). Diese Klemmstellen müssen VDE 0609 (DIN EN 60 999) entsprechen. Da die Gefahr besteht, dass bei Blitzschlag zumindest Teil-Blitzströme über die PAS fließen, müssen die Klemmstellen für PA-Leiter ab 10 mm2 blitzstromtragfähig sein. Bild zeigt eine Potentialausgleichsschiene für den Hauptpotentialausgleich, die die Anforderungen der DIN VDE 0618 Teil 1 in vollem Umfang erfüllt und die VDE-Zeichengenehmigung besitzt. 3.3.2 Rohrschellen Schellen für den Potentialausgleich sind ebenso wie die Potentialausgleichsschienen sicherheitsrelevante Bauteile. Daher wurde auch für diese Schellen eine Produktnorm DIN VDE 0618 Teil 2 „Betriebsmittel für den Potentialausgleich, Schellen“ (z. Z. Entwurf) erarbeitet. Die Anforderungen sind ähnlich denen für PA-Schienen. Erreicht werden soll ein guter und dauerhafter Kontakt, sowohl zwischen dem leitfähigen Teil (z. B. Rohr) und dem Anschlusselement (Rohrschelle) als auch zwischen dem Anschlusselement und den zur PA-Schiene führenden PA-Leitern (siehe Bild ). Die Klemmstelle für den PA-Leiter muss den Anforderungen nach DIN VDE 0609 (DIN EN 60999) entsprechen. Grundsätzlich kann zwischen starren Rohrschellen (für einen bestimmten Rohr-Ø geeignet) und Bandschellen (für einen bestimmten Ø-Bereich geeignet) unterschieden werden. Die im Bild gezeigte Bandschelle bietet eine große Kontaktsicherheit und kann im Fehlerfall hohe Ströme ableiten. Der Stromübergang erfolgt dabei hauptsächlich über den Schellenkörper aus gut leitfähi-Installationstechnik Elektropraktiker, Berlin 54 (2000) 1 51 Tafel PA-Leiterquerschnitte für den Haupt-Potentialausgleich PA-Leiterquerschnitt für den Haupt-Potentialausgleich normal 0,5 x Querschnitt des größten Schutzleiters der Anlage minimal 6 mm2 Cu maximal 25 mm2 Cu oder leitwertgleich PA-Leiter Metallrohr Kontakte /Stromfluß) vom Rohr zur Schelle Kontakte und Stromfluss an der PA-Schelle Potentialausgleichsschiene für den Haupt-Potentialausgleich gem Messing und nur zum Teil über das Schellenband. Diese Bandschelle ist für den universellen Einsatz auf verzinkten Stahlrohren und auch auf Cu-Rohren geeignet. 4 Prüfung Die Prüfung des Potentialausgleichs erfolgt bei Erst- und Wiederholungsprüfungen nach DIN VDE 0100 Teil 610. Sie umfasst folgende Prüfschritte: 1. Besichtigen · Vorhandensein und richtige Anordnung des zentralen Potentialausgleichs gemäß den Vorgaben von DIN VDE 0100 Teil 410 und der Anlagendokumentation. · Vorhandensein und richtige Anordnung des zusätzlichen Potentialausgleichs an den nach DIN VDE 0100 (Tafel ) festgelegten Orten. · Kontrolle des Einbeziehens aller fremden leitfähigen Teile des Gebäudes bzw. der jeweiligen Orte in den PA. · Ordnungsgemäße Auswahl (Prüfzeichen!) und bestimmungsgemäßer Einsatz der PAS sowie der Anschlussmittel. · Richtige Auswahl und Einsatz der PA-Leiterquerschnitte, ordnungsgemäßer Anschluss sowie richtige Kennzeichnung und Verlegung der PA-Leiter. 2. Erproben · Kontrolle des festen Sitzes der Leiter an den Anschlussstellen sowie der Anschlussmittel an den fremden leitfähigen Teilen durch eine Handprobe. 3. Messen Nachweis der Wirksamkeit des Potentialausgleichs durch eine Messung des Widerstands zwischen · den fremden leitfähigen Teilen und der PAS sowie · den durch einen PA-Leiter verbundenen Teilen mit einem dafür geeigneten Prüfgerät nach DIN VDE 0413. Sofern nicht durch die Länge des PA-Leiters ein höherer Widerstandswert bedingt ist, sollte der gemessene Wert nicht mehr als 0,1 Ohm betragen. Literatur [1] DIN VDE 0618 Teil 1:1989-08 Potentialausgleichsschiene (PAS) für den Hauptpotentialausgleich. Installationstechnik Besonders vorteilhaft, zeitsparend und in Übereinstimmung mit DIN VDE 0618 Teil 2 (Entwurf) ist die Montage mit nur einer Spannschraube
Autor
- K. Schulte
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