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Aus dem Facharchiv: Leseranfrage
Maschinenprüfstand mit Trenntransformator

Was ist bei der Installation eines Trenntrafos zu beachten?

Trafo der Schaltgruppe Dyn5 in der Mini-Trafostation. (Bild: M. Lochthofen/ep)

Frage:

In unserer Firma gibt es immer häufiger Prüfstände mit Motoren, die über Frequenzumrichter betrieben werden. Da so jedoch Ableitströme entstehen, die zum Auslösen der FI-Schutzschalter (30 mA, Typ A) führen, haben wir uns zum Einbau eines Trenntrafos entschlossen. Wir wollen so dem Betreiber der Anlage zusätzliche Kosten für den Einbau eines FI Typ B oder B+ bzw. den Umbau seiner elektrischen Anlage ersparen. Um das System aber normgerecht und sicher aufzubauen, habe ich folgende Fragen:

  1. Welche Sicherheits- und/oder Überwachungseinrichtungen müssen in der Anlage verbaut werden?
  2. Muss ein separater Schutzleiter verlegt werden zum Anschluss an Geräte mit Schutzleiter?
  3. Welche aktuellen Vorschriften sind für den Aufbau solcher Anlagenteile gültig?

Antwort:

Vorab. Hier stellt sich für mich die Frage, ob diese Prüfstände für Motoren an der vorhandenen elektrischen Anlage fest angeschlossen werden oder ob sie über Steckvorrichtungen angeschlossen werden.

Sofern ein Festanschluss vorgesehen ist, würde sich die Forderung nach Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (RCDs) im TN-System nicht ergeben. Nur in feuergefährdeten Betriebsstätten und in TT-Systemen könnten Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (RCDs) gefordert sein, nicht aber solche mit einem Bemessungsdifferenzstrom von nicht mehr als 30 mA.

Fakt ist aber auch, dass in den Fällen, in denen Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (RCDs) gefordert sind, solche vom Typ B, B+ oder F notwendig sein können, sofern die angeschlossenen Betriebsmittel reine Gleichfehlerströme oder höherfrequente Wechselfehlerströme erzeugen können.

Da der Anfragende Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (RCDs) mit einem Bemessungsdifferenzstrom nicht größer als 30 mA erwähnt, gehe ich davon aus, dass der Anschluss über Steckvorrichtungen mit einem Bemessungsstrom nicht größer als 20 A erfolgen soll.

Rein formal. Rein formal dürften solche Betriebsmittel, die über Stecker angeschlossen werden, keine Ableitströme größer 5 mA verursachen, sodass Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (RCDs) mit einem Bemessungsdifferenzstrom nicht größer als 30 mA nicht auslösen würden und es ließen sich auch mindestens zwei bis drei Motorenprüfstände anschließen. Ggf. müsste beim Anschluss von weiteren Motorenprüfständen eine entsprechende Aufteilung auf mehrere Stromkreise mit jeweils eigenen Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (RCDs) vorgenommen werden.

Bei Festanschluss und zusätzlichen Maßnahmen für den Schutzleiter sollen die Ableitströme 5 % vom Bemessungsstrom nicht überschreiten.

Hinweis. Die 5 mA sind im Nationalen Anhang NA von DIN VDE 0100-510 (VDE 0100-510) [1] enthalten. In den zusätzlichen Informationen zum Abschnitt 516 ist festgelegt, dass für Betriebsmittel, die über Stecker bis 32 A angeschlossen werden sollen, der Ableitstrom 5 mA, bei Bemessungsströmen größer 10 A nicht überschreiten darf. Bei Bemessungsströmen größer 20 A darf der Ableitstrom 10 mA nicht überschreiten, sofern der Anschluss über Steckvorrichtungen größer 32 A erfolgt und ein verstärkter Schutzleiter nicht vorgesehen wird. Diese Werte gelten auch bei Festanschluss.

Konkret. Die vom Anfragenden vorgeschlagene Lösung, an der Speisestelle für die Motorenprüfstände jeweils einen gemeinsamen oder für jeden Motorenprüfstand einen separaten Trenntransformator vorzusehen, ist normativ nicht verboten und wird sogar als eine Alternative empfohlen, wenn auch unter dem Gesichtspunkt möglicher Störbeeinflussungen. Hierzu ist unter Punkt 3 im Abschnitt 444.4.10 von DIN VDE 0100-444 (VDE 0100-444) [2] folgendes festgelegt: „Verwenden von Transformatoren mit getrennten Wicklungen in Übereinstimmung mit DIN EN 61558-2-1 (VDE 0570-2-1) oder DIN EN 61558-2-4 (VDE 0570-2-4) oder DIN EN 61558-2-6 (VDE 0570-2-6) oder DIN EN 61558-2-15 (VDE 0570-2-15). Der Sekundärstromkreis sollte vorzugsweise als TN-S-System ausgeführt sein, bei besonderen Anwendungen darf ein IT-System verwendet werden.“

Wie aus dem normativen Text zu ersehen ist, bedarf es aber hierfür keinen Trenntransformator, sondern ein Transformator mit getrennten Wicklungen wäre ausreichend.

Allerdings müsste sich der Anfragende dabei auch Gedanken darüber machen, welches System nach Art der Erdverbindung er hinter dem (oder den) Transformator(en) vorsehen möchte. Wenn der Anfragende wieder ein TN-System – was in DIN VDE 0100-444 (VDE 0100-444) [2] empfohlen wird – realisieren möchte und hierfür eine Steckvorrichtung bis 20 A vorsehen will, dann wäre ggf. auch wieder eine Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (RCD) mit einem Bemessungsdifferenzstrom nicht größer als 30 mA notwendig. Diese notwendige Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (RCD) scheint aber das Problem des Anfragenden darzustellen.

Sofern ein IT-System hinter dem Transformator vorgesehen werden soll, dann muss eine entsprechende Isolationsüberwachungseinrichtung vorgesehen werden, die auch für solche Betriebsmittel geeignet ist, wenn solche Betriebsmittel z. B. Gleichfehlerströme erzeugen können.

Analoge Festlegungen – dort für hohe Ableitströme – gibt es auch in DIN EN 50178 (VDE 0160) [3]. Im Abschnitt 5.2.11.1 ist hierzu in etwa folgendes festgelegt: Wenn bei nur einem elektronischen Betriebsmittel, bei bestimmungsgemäßer Verwendung, dauernd Ableitströme größer als AC 3,5 mA oder DC 10 mA auftreten, so ist für den Schutz ein fester Anschluss erforderlich. Als eine Alternative gilt das Vorsehen eines Zweiwicklungs-Transformators (Transformator mit getrennten Wicklungen) in der Stromversorgung, wobei der Schutzleiter des Stromkreises mit den Körpern des elektronischen Betriebsmittels und der Sekundärwicklung des Transformators verbunden werden muss (realisieren eines TN-Systems).

Autor: W. Hörmann

Literatur:

[1] DIN VDE 0100-510 (VDE 0100-510):2014-10 Errichten von Niederspannungsanlagen – Teil 5-51: Auswahl und Errichtung elektrischer Betriebsmittel – Allgemeine Bestimmungen.

[2] DIN VDE 0100-444 (VDE 0100-444):2010-10 Errichten von Niederspannungsanlagen – Teil 4-444: Schutzmaßnahmen – Schutz bei Störspannungen und elektromagnetischen Störgrößen.

[3] DIN EN 50178 (VDE 0160):1998-04 Ausrüstung von Starkstromanlagen mit elektronischen Betriebsmitteln.

Der vollständige Artikel ist in unserem Facharchiv nachzulesen.

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