Mit dieser Serie sollen die bereits erworbenen Kenntnisse vertieft und erweitert werden. Dieser Beitrag stellt das Differenzstrom-Messverfahren für die Ableitströme Schutzleiter- und Berührungsstrom vor.
Differenzstrom-Messverfahren – Schutzleiterstrom
Summenstrom im Schutzleiter
Für den Schutzleiterstrom wird nach der Definition der Ableitströme in der DIN VDE 0701-0702 [1] von der „Summe der Ströme“ gesprochen. Normalerweise sollte der Betriebsstrom eines Gerätes nur durch die dafür vorgesehenen Leitungen fließen.
Dabei handelt es sich um die aktiven Leiter, also in Wechselstromsystemen die Leiter L und N oder in Drehstromsystemen die Leiter L1, L2, L3 und N. Alle anderen Ströme, die über den Schutzleiter oder andere Erdverbindungen fließen, bilden in der Summe den Schutzleiterstrom (ISL oder IPE).
Anwendung des Knotenpunktsatzes
Beim Differenzstrom-Messverfahren (Bild 1) wird ein eleganter „Trick“ angewendet, um herauszubekommen, wie viel Strom insgesamt über alle elektrischen Verbindungen fließt. Dazu wird messtechnisch das 1. Kirchhoffsches Gesetz – die Knotenregel – genutzt: Die Summe aller Ströme an einem Punkt ist gleich null. Bei der Differenzstrom-Messung wird der Strom in den aktiven Leitern gemessen. Normalerweise ist die Summe der Ströme gleich null, das heißt alle Elektronen die in ein elektrisches Gerät hineinfließen, müssen auch wieder herausfließen. Wenn aber durch Isolationsfehler oder Filterbeschaltungen (Infokasten „Schutzleiterströme – technisch bedingt oder Fehler?“) ein Strom über Erdpotential zum Fließen kommt, fehlt genau dieser Stromanteil im Summenstrom der aktiven Leitern. Das ist dann der gemessene Differenzstrom. Dabei handelt es sich um die Gesamtheit aller Ströme, die über irgendwelche Erdverbindungen fließen, wenn der Prüfling in Betrieb ist. Dazu zählen sowohl der Strom über den Schutzleiter PE als auch die Ströme über andere Erdverbindungen wie LAN-Kabel, Verbindungen zu Monitor und Drucker, Verbindungen über das Wasserrohrnetz usw.
Für die Ermittlung des Schutzleiterstromes wird das Differenzstrom-Messverfahren empfohlen.
Aktiver Prüfling
Für die praktische Messung mit dem Prüfgerät ist es wichtig, dass alle Elemente des Prüflings aktiv geschaltet werden. Wenn Schalter im Gerät nicht geschlossen sind, fließt während der Messung kein Strom. Eventuelle Fehler können so nicht gefunden werden! Das kann zur Herausforderung für die Prüfung bei Geräten wie z. B. Waschmaschinen werden. Erfahrene Prüfer kennen deshalb die Service-Codes, mit denen die einzelnen Programmschritte eingeschaltet werden können.
Keine Prüfsonde verwenden
Die Sonde muss bei der Messung des Schutzleiterstroms nicht benutzt werden. Fließt ein Strom aufgrund der Berührung des im Betrieb befindlichen Geräts, wird dieser Strom durch die Berührungsstrom-Messung ermittelt. Dabei wird dann die Sonde benutzt, um berührbare leitfähige Teile abzutasten. Somit bekommt man heraus, ob dort ein spürbarer Strom fließt (Infokasten „Effektiver Ableitstrom“).
Schukostecker-Stellung wechseln
Bei den Messungen im Differenzstrom-Messverfahren wird nach Norm eine Netzumpolung gefordert (siehe Infokasten „Netzumpolung – warum?“ [2]). Es muss dieser Prüfschritt in beiden Steckerstellungen gemessen werden, sowohl in der Kombination L/N als auch N/L!
Differenzstrom-Messverfahren – Berührungsstrom
Der Berührungsstrom lässt sich anstatt mit der empfohlenen direkten Messmethode [2] auch mit dem Differenzstrom-Messverfahren ermitteln. In der Norm [1] ist dieses Verfahren erlaubt, jedoch wird es nur selten bei der praktischen Geräteprüfung 
verwendet.
Bei dieser Messung des Berührungsstroms wird der Prüfling in Betrieb genommen und eine Differenzstrom-Messung durchgeführt, während mit der Sonde alle leitfähigen berührbaren Teile abgetastet werden (Bild 2).
Fehlmessung möglich. Das Problem bei Anwendung dieser Methode für die Berührungsstrommessung ist, dass alle Ströme erfasst werden, die während des Betriebes fließen. Zu dem über die Sonde abgeleiteten Berührungsstrom werden zusätzlich durch Filterbeschaltung bedingte Ströme erfasst. Aufgrund dessen wird der Grenzwert von 0,5 mA schnell überschritten und Prüflinge fallen durch, obwohl sie gar nicht defekt sind.
In der Praxis arbeiten die allermeisten Messgeräte bei der Messung von IB nicht mit dem Differenzstrom-Messverfahren, sondern mit dem direkten Messverfahren [2].
Sonderfälle
Bei elektrischen Betriebsmitteln wie
- Verlängerungsleitungen,
- Verteilersteckdosen,
- abnehmbaren Geräteanschlussleitungen
und ähnlichen Prüflingen, bei denen sich kein Verbraucher wie z. B. Glimmlampen o. ä. zwischen dem Außenleiter und dem Schutzleiter befinden, müssen die aktiven Messungen der Ableitströme nicht durchgeführt werden.
Die an solchen Prüflingen vorkommenden Fehler werden bereits durch die vorhergehenden Prüfschritte
- Schutzleiterwiderstand SL [7] und
- Isolationswiderstand ISO [3] gefunden.
Wenn keine Verbraucher eingebaut sind, dann können keine Ströme zum Fließen kommen. Deswegen können die Messungen ISL und IB bei Verlängerungsleitungen und Ähnlichem entfallen.
Autoren: K. Rohlof, M. Lochthofen
Literatur
[1] DIN VDE 0701-0702 VDE 0701-0702:2008-06 Prüfung nach Instandsetzung, Änderung elektrischer Geräte – Wiederholungsprüfung elektrischer Geräte; Allgemeine Anforderungen für die elektrische Sicherheit.
[2] Lochthofen, M., Rohlof K.: Prüfen nach DIN VDE 0701-0702; Direkte Messung von Schutzleiter- und Berührungsstrom. Elektropraktiker Berlin 71(2017)12, LERNEN & KÖNNEN S. 5–7.
[3] Lochthofen, M., Rohlof K.: Prüfen nach DIN VDE 0701-0702; Isolationswiderstandsmessung. Elektropraktiker Berlin 71(2017)11, LERNEN & KÖNNEN S. 7–10.
[4] DIN 57680-6 VDE 0680-6:1977-04 Schutzbekleidung, Schutzvorrichtungen und Geräte zum Arbeiten unter Spannung stehende Betriebsmittel bis 1 000 V; Einpolige Spannungsprüfer bis 250 V Wechselspannung.
[5] Kupfer, J.; Rückerl, C.: Elektrosicherheit – wichtige Grundlagen; Teil 1: Wirkungen des elektrischen Stroms. Elektropraktiker Berlin 68(2014)04, S. 278–280.
[6] DIN EN 60990 VDE 0106-102:2017-03 Verfahren zur Messung von Berührungsstrom und Schutzleiterstrom.
[7] Lochthofen, M., Rohlof K.: Prüfen nach DIN VDE 0701-0702; Prüfung des Schutzleiterwiderstands. Elektropraktiker Berlin 71(2017)10, LERNEN & KÖNNEN S. 7–10.
Der Artikel ist in unserem Facharchiv nachzulesen.
Bilder:
Bild 2: Prinzip des Differenzstrom-Messverfahrens bei der Berührungsstrommessung (Foto:K. Rohlof, M. Lochthofen/ep)
