Elektrotechnik
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Schutzmaßnahmen
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Blitz- und Überspannungsschutz
Metallene Schornsteine
ep7/2004, 2 Seiten
Wer Installationsdosen aus Metall beibehalten will, muss sie mit dem Schutzleiter verbinden, damit der Schutz durch automatische Abschaltung der Stromversorgung gemäß [1] erfolgen kann. Zu sichern ist allerdings auch, dass die Klemmstellen DIN EN 60 999 entsprechen. Da die alten Dosen nicht den heutigen Normen entsprechen, wird trotzdem immer noch gegen die genannte Forderung in [5] verstoßen. Bestandsschutz statt Elektrosicherheit? Bestandsschutz bietet die Möglichkeit, eine vorhandene Anlage oder einen bestehenden Anlagenteil weiternutzen zu können. Er ist keine Verpflichtung und entbindet den Errichter nicht von seiner Aufgabe, eine fachlich einwandfreie Anlage zu errichten. Wer so handelt und offensichtliche Mängel belässt, muss für die Folgen einstehen, die sich ergeben können. Alte Installationsdosen aus Metall ohne Erdungsanschluss wurden vor Jahrzehnten angewendet. Nach § 6 N b) 1. in VDE 0100/ 11.58 mussten Räume, die ausschließlich Wohnzwecken dienen, nicht in eine Schutzmassnahme einbezogen werden [6]. Zu dieser Zeit wurden Wohnräume mit Holzdielung ausgestattet. Warmwasser-Heizsysteme und metallene Rohrleitungen waren nicht üblich, somit fehlte das Erdpotential. In der heutigen Zeit liegen andere Bedingungen vor, die bei einer Weiternutzung die Elektrosicherheit beeinträchtigen. Wenn im Zuge einer kompletten Wohnungssanierung alle Betriebsmittel ausgewechselt werden, so mutet es schon als sonderbar an, wenn wegen des Bestandsschutzes ausgerechnet diese nicht mehr zulässigen Dosen beibehalten werden sollen. Als einzig mögliche Lösung bleibt nur der Einsatz neuer Dosen aus Kunststoff, die der Norm [2] entsprechen. Literatur [1] DIN VDE 0100-410:1997-01 Errichten von Starkstromanlagen mit Nennspannungen bis 1000 V; Teil 4: Schutzmassnahmen; Kapitel 41: Schutz gegen elektrischen Schlag. [2] DIN VDE 0606-1:2000-10 Verbindungsmaterial bis 690 V; Teil 1: Installationsdosen zur Aufnahme von Geräten und/oder Verbidungsklemmen. [3] TGL 200-801:1965-06 Installationsanlagen; Unterputzinstallation. [4] DIN VDE 0100-520:2003-06 Errichten von Starkstromanlagen mit Nennspannungen bis 1000 V; Teil 5: Auswahl und Errichtung elektrischer Betriebsmittel; Kapitel 52: Kabel- und Leitungsanlagen. [5] DIN VDE 0100-510:1997- 01 -; -; Kapitel 51: Allgemeine Bestimmungen. [6] VDE 0100/11.58 Bestimmungen für das Errichten von Starkstromanlagen mit Nennspannungen unter 1000 V. H. Senkbeil Metallene Schornsteine ? Bei der Modernisierung der Sanitär-und elektrischen Anlagen in unserem etwa 12 m hohen Wohngebäude ohne Blitzschutzanlage wurden je Treppenaufgang vier metallene Schornsteine installiert, die durch Stecken zusammengesetzt sind und das Dach um etwa 1,5 ... 2 m überragen. Diese Schornsteine waren nach Abschluss der Modernisierungsmaßnahme weder geerdet noch mit dem Hauptpotentialausgleich verbunden. In den Installationsschächten, die in unmittelbarer Nähe parallel zu den Schornsteinen angeordnet sind, wurden Potentialausgleichsverbindungen zu den Wohnungsverteilern hergestellt. Das nachträgliche Einbeziehen in den Hauptpotentialausgleich konnte ich durchsetzen, nicht jedoch die Blitzschutzerdung der Schornsteine. Nach Aussage des für die Modernisierungsmaßnahme zuständigen Planungsbüros ist laut Berliner Bauordnung eine Blitzschutzerdung des Schornsteins (gemäß [1] analog Antennenmast) nur bei Gebäuden über 22 m Höhe erforderlich. Andere Vorschriften (z. B. VDE 0185) oder Expertenmeinungen könnten aus wirtschaftlichen Gründen nicht berücksichtigt werden. Hier nun meine Fragen: · Befreit die Bauordnung von Berlin tatsächlich von der Blitzschutzerdung der beschriebenen Schornsteine? · Darf, wenn erforderlich, die Erdung auch an den unteren Enden der Schornsteine erfolgen? · Können Zerstörungen an den Gasthermen durch Blitzeinschlag trotz des Fehlens der Blitzschutzerdung ausgeschlossen werden? ! Ihre Befürchtungen und Beanstandungen sind durchaus berechtigt. Blitzschutzerdung. Die Bauordnung von Berlin kenne ich nicht. Sie kann aber auf keinen Fall von der Durchführung sicherheitstechnisch erforderlicher Maßnahmen befreien. Die Normen, Vorschriften, Bauordnungen und dgl. können nicht alle in der Praxis vorkommenden Fälle berücksichtigen. Das liegt u. a. daran, dass diese zu vielfältig sind. Ferner haben manche von der Fachwelt als notwendig erkannte Forderungen aus verschiedenen Gründen noch keinen Niederschlag in den Normen usw. gefunden. Dass eine Maßnahme nicht ausdrücklich gefordert wird, bedeutet darum nicht in jedem Fall, dass sie entfallen darf. Fachleute, die Anlagen planen und errichten, müssen verantwortlich entscheiden. Erforderlichenfalls sind analoge Fälle als Vorbild zu nehmen und die dafür geltenden Forderungen zu erfüllen. Hier besteht eine weitgehende Analogie zu den über dem Dach angeordneten Antennen, denn wie diese wirken die metallenen Schornsteine als Fußpunkte für Blitzeinschläge [1]. Darum ist eine Blitzschutzerdung erforderlich, wie sie in VDE 0855 Teil 1 [2], Abschn. 10.1.2, für Außenantennen gefordert wird [1]. Im Einzelnen sollten folgende Forderungen so weit wie möglich erfüllt werden: · Der Antennenmast - hier der obere Bereich des Schornsteins - muss auf möglichst kur-Elektropraktiker, Berlin 58 (2004) 7 547 zem und geradlinigem Weg mit einer Erdungsanlage verbunden werden ([2], Abschnitt 10.2.1). · Die Erdungsanlage muss aus wenigstens zwei horizontalen Erden von je 5 m Mindestlänge oder aus einem vertikalen Erder mit einer Mindestlänge von 2,5 m bestehen ([2], Abschn. 10.2.2). Diese Mindestforderung gilt für jeden Treppenaufgang des langen Gebäudes. Am besten ist natürlich ein Ringerder. Sofern keine Staberder vom Kellerfußboden aus eingebracht werden, soll der Abstand vom Fundament 1 m betragen. Es zählt nur der Teil als Erder, der sich mindestens 0,5 m unter der Geländeoberfläche befindet. · Der Mindestquerschnitt des Erders beträgt 50 mm2 bei Kupfer und 80 mm2 bei Stahl ([2], Abschn. 10.2.2). · Der Erdungsleiter zwischen Schornstein und Erdungsanlage muss einen Mindestquerschnitt von 16 mm2 Cu, 25 mm2 Al oder 50 mm2 Stahl haben ([2], Abschn. 10.2.3). · Leiter von Starkstromnetzen dürfen nicht als Erdungsleiter benutzt werden ([2], Abschnitt 10.2.3). Erdung am unteren Ende der Schornsteine. Die unteren Enden der metallenen Schornsteine müssen auf jeden Fall mit dem Hauptpotentialausgleich verbunden werden ([3]. Abschnitt 413.1.2.1). Dafür ist ein Leiterquerschnitt von mindestens 16 mm2 Cu erforderlich. Würden die Schornsteine nicht in den Hauptpotentialausgleich einbezogen, so könnten die Starkstromleitungen und Potentialausgleichsleiter in den Wohnungen bei einem Blitzeinschlag thermisch überlastet und zerstört werden. Die Frage ist nun, ob die Erdungsleiter unbedingt von den oberen Bereichen der Schornsteine zu den Erdern geführt werden müssen oder ob die Schornsteine als Erdungsleiter benutzt werden können und somit die Anschlüsse unten erfolgen dürfen. Die Anordnung der Erdungsleiter auf der Außenseite der Außenwände ist nicht gefordert, hat jedoch gegenüber der Führung im Inneren des Gebäudes den Vorteil, dass Menschen, Geräte und Anlagen weniger dem Magnetfeld des Blitzstroms ausgesetzt sind. Wenn die Schornsteine nur unten angeschlossen sind, wird der von einem Einschlag betroffene vom gesamten Blitzstrom durchflossen. Dieser ergibt (abgesehen vom starken Magnetfeld) einen großen Spannungsfall auf dem Schornstein. Deswegen sind Überschläge in den Gasthermen zu befürchten, sofern an diesen keine geeigneten Gegenmaßnahmen durchgeführt wurden. Als Kompromisslösung könnten alle Schornsteine oben miteinander verbunden werden, so dass der Blitzstrom auf alle verteilt wird, wenn auch ungleichmäßig. Ob damit Überschläge in den Gasthermen mit Sicherheit verhütet werden können, ist fraglich. Auf jeden Fall müssen die Teile, zwischen denen ein Überschlag denkbar ist, direkt miteinander verbunden werden. Zerstörungen an den Gasthermen können nicht durch das Fehlen der Blitzschutzerdung, sondern durch das Nichteinbeziehen der Schornsteine in den Hauptpotentialausgleich oder durch das Fehlen des zusätzlichen Potentialausgleichs an diesen Geräten verursacht werden. Dennoch ist die Blitzschutzerdung erforderlich, weil die Ableitung des Blitzstroms über den Hausanschluss nicht zulässig ist ([2], Abschn. 10.2.3; [4], Abschn. 12). Der Blitzstrom soll unmittelbar am Gebäude seinen Weg in die Erde finden. Dass ein Teil des Blitzstroms unwillkürlich über den Hausanschluss und das Versorgungsnetz (übrigens auch über Informationsnetze) zu fernen Erdern fließt, ändert nichts daran. Diese tragen zwar zur Blitzschutzerdung bei, dürfen jedoch nicht als Ersatz für den (oder die) Blitzschutzerder am Gebäude benutzt werden. Literatur [1] Hering, E.: Blitzschutz für metallenes Abgasrohr. Elektropraktiker, Berlin 53(1999)3, S. 182. [2] DIN EN 50 083 Teil 1/VDE 0855 Teil 1:1994-03 Kabelverteilsysteme für Ton- und Fernsehrundfunk-Signale; Teil 1: Sicherheitsforderungen. [3] DIN VDE 0100-410/VDE 0100 Teil 410:1997-01 Errichten von Starkstromanlagen mit Nennspannungen bis 1000 V; Teil 4: Schutzmaßnahmen; Kapitel 41: Schutz gegen elektrischen Schlag. [4] TAB 2000 Technische Anschlussbedingungen für den Anschluss an das Niederspannungsnetz. Herausgegeben vom VDEW. Frankfurt am Main: Verlags- und Wirtschaftsgesellschaft der Elektrizitätswirtschaft mb H (VWEW) 2000. E. Hering Isolationsmessung ? Bei einer elektrischen Ausrüstung mit Schutzleiter (Schutzklasse I) habe ich bei der Wiederholungsprüfung einen Isolationswiderstand von mehr als 20 M festgestellt. Die Ersatzableitstrommessung erbrachte 7,2 mA. In beiden Fällen wird die Isolierung bewertet. Einmal bestanden, einmal durchgefallen. Wie ist da zu entscheiden? ! Sie haben Recht, beide Messungen dienen dem Bewerten der Isolierungen. Allerdings geht es jeweils um eine andere Eigenschaft der elektrischen Ausrüstung. Bei der Isolationswiderstandsmessung wird eine Gleichspannung verwendet. Gemessen wird der ohmsche Widerstand, eine Eigenschaft, die den Zustand (Feuchte, Schäden, Schmutz usw.) der Isolierung des Geräts bzw. der eingesetzten Isolierstoffe beschreibt. Wurden beim Besichtigen keine Mängel festgestellt, und werden wie in Ihrem Fall 20 M gemessen, so ist die Isolierung höchstwahrscheinlich völlig in Ordnung. Diese Aussage gilt auch für die Isolierung der Beschaltungen, die zwischen den aktiven Teilen und dem Schutzleiter liegen und von der Messspannung erfasst werden. Die Ableitstrommessung - in diesem Fall die Messung des Schutzleiterstroms - die Sie mit der Ersatz-Ableitstrommessschaltung (Bild a) vorgenommen haben, dient auch der Bewertung der Isolierungen. Außerdem aber - und das ist das eigentliche Ziel dieser Messung - soll die Höhe des Ableitstroms und damit die mögliche Gefährdung festgestellt werden, die gegebenenfalls für eine das Gerät berührende Person entstehen kann. Diese Gefährdung oder Nichtgefährdung ist gewissermaßen auch eine Eigenschaft des Prüflings, die im gemessenen Wert ihres Ableitstroms zum Ausdruck kommt. Da mit einer Wechselspannung gemessen wird, kommen neben den ohmschen Widerständen auch die Kapazitäten der Isolierungen und der Beschaltungen zur Wirkung. Es fließt somit ein Strom mit · einer ohmschen Komponente (bei 20 M praktisch Null) und · einer kapazitiven Komponente, die sich aus der Summe der Ableitströme der beiden Beschaltungen (L - PE und N - PE) ergibt und in Ihrem Fall 7,2 mA beträgt. Hätten Sie mit Netzspannung gemessen, so würde sich für den Ableitstrom jeder der beiden Messungen (in jeder Steckerstellung) ein Messwert von etwa 3,6 mA ergeben. Es liegt ja immer nur eine der beiden Beschaltungen zwischen Außenleiter und Schutzleiter. Das ist auch der Grund, warum der mit der Ersatz-Ableitstrommessschaltung erzielte Messwert (Ihre 7,2 mA) halbiert werden muss, um den tatsächlich in der Praxis auftretenden Wert des Ableitstroms (Schutzleiterstroms ISL) zu erhalten (Bild b). Beide Messungen/Prüfungen ergänzen sich somit. Dies ist auch der Grund, warum bei der Prüfung eines elektrischen Geräts beide vorgenommen werden sollen. Ihr Prüfling hat somit beide Prüfgänge bestanden. Der Wert 20 M des Isolationswiderstands liegt weit über dem Grenzwert von 0,5 M. Der Ableitstrom (Schutzleiterstrom ISL) von 3,6 mA entspricht praktisch noch dem vorgegebenen Grenzwert von 3,5 mA. Die geringfügige Überschreitung kann toleriert werden, da es sich in diesem Fall um den betriebsmäßigen Ableitstrom der Beschaltungen und nicht um einen von einer Schwachstelle verursachten Fehlerstrom handelt. K. Bödeker Elektropraktiker, Berlin 58 (2004) 7 548 LESERANFRAGEN L N PE ISL ISL 3,6 mA 7,2 mA 3,6 mA 7,2 mA 3,6 mA 3,6 mA 3,6 mA L PE N a) b) Messung des Schutzleiterstroms a) mit der Ersatzableitstrom-Messung b) mit der direkten Messmethode im Betriebszustand
Autor
- E. Hering
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