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Aus dem Facharchiv: Elektropraxis
Keine Patentlösung in Sicht

Theoretisch ist es ganz einfach: In jeder Versorgungsanlage sollte es nur einen zentralen Erdungspunkt (ZEP) geben, der den Neutralleiter der Anlage einerseits und den Sternpunkt der Stromquelle andererseits mit dem Erdungssystem verbindet. Praktisch kommt es jedoch vor, dass es mehr als ein Versorgungsnetz gibt (Redundanz). Welche Probleme und Lösungsmöglichkeiten sich hieraus 
ergeben, wird im Folgenden behandelt.

Netz mit parallel geschalteten Transformatoren (Quelle: Jörg Schulz)

Eine wesentliche Voraussetzung aller Schutzmaßnahmen in TN-Netzen ist die Erdung des Neutralleiters. Früher wurde es durchaus als richtig angesehen, diesen Neutralleiter so oft wie möglich mit dem Erdungssystem zu verbinden, um ein stabiles Bezugspotential zu erzeugen. Das Vorgehen folgte dabei ein wenig dem Prinzip „Try & Error“.

Vagabundierende Ströme 
halten Einzug in die Norm

Aus heutiger Sicht ist es nachvollziehbar, dass mit einer Mehrfach-Erdung des Neutralleiters diesem ein komplexes Leitungssystem parallelgeschaltetet wird. Diese sich in der Praxis durchsetzende Erkenntnis hatte Folgen, die hinlänglich bekannt und im Grunde die gleichen sind wie bei einem ebenfalls früher üblichen TN-C-System: Neutralleiterströme, die keine lineare Charakteristik haben und sich deshalb nicht gegenseitig aufheben, verlagern sich als sogenannte vagabundierende Ströme den Kirchhoffschen Regeln folgend auf das Erdungssystem und alle damit galvanisch verbundenen Elemente. Dies können Stahlkonstruktionen, Rohrleitungen, Fassaden oder Dachsysteme sein, aber auch Antennen-, Kommunikations- und Datennetze. Obwohl diese Ströme da nicht hingehören, verursachen sie Schäden, wie Korrosion oder Verschleiß bei gebäudetechnischen Systemen sowie Störungen, Datenverluste und Hardwareschäden im Bereich der informationstechnischen Anwendungen.

Diese Erkenntnisse sind lange bekannt und spätestens seit Oktober 2010 in die Normung eingeflossen. In Punkt 4.3 der DIN VDE 0100-444 [1] wird seit diesem Zeitpunkt gefordert, dass TN-C-Systeme in neu errichteten Gebäuden, die eine wesentliche Anzahl von informationstechnischen Betriebsmitteln enthalten oder wahrscheinlich enthalten werden, nicht verwendet werden dürfen. Weiter wird empfohlen, in bestehenden Gebäuden TN-C-Systeme nicht beizubehalten, wenn diese Gebäude eine wesentliche Anzahl von informationstechnischen Betriebsmitteln enthalten oder wahrscheinlich enthalten werden.

Trennung von Neutral- 
und Schutzleiter

Daraus resultiert die Forderung nach Anwendung eines stetigen TN-S-Systems, bei dem der Neutralleiter und der Schutzleiter durchgängig und konsequent voneinander getrennt sind. Diese komplette Trennung gilt nicht für eine einzige Stelle im System: den zentralen Erdungspunkt. Dieser ZEP muss die einzige Verbindung sein, weitere PE-N-Brücken sind nicht zulässig. Das Prinzip lässt sich leicht in Anlagen geringer Komplexität realisieren. Der Sternpunkt des Transformators ist nicht direkt geerdet, sondern wird wie die drei Außenleiter mit der nachgeordneten Schaltanlage verkabelt oder verschient. In dieser Schaltanlage wird der einzige ZEP geschaffen. Alle abgehenden Leitungen werden als Fünfleitersystem (L1, L2, L3, N, PE) geführt und eine Verbindung des Neutralleiters mit dem PE oder dem Erdungssystem besteht weder an den Unterverteilungen noch an Anlagen oder Maschinen.

Nach diesem Konzept lassen sich auch Anlagen mit Mehrfacheinspeisung, z. B. durch mehrere parallel geschaltete Transformatoren oder alternative Einspeisungen, beispielsweise durch Transformator und Netzersatzanlage planen (Bild). An keiner der genannten Stromquellen findet eine direkte Erdung des Sternpunktes statt. Da sich die Trafoschalter vor dem ZEP befinden, sind hier keine vierpoligen Schalter notwendig, denn durch Öffnen der drei Außenleiterkontakte eines Trafoschalters bleibt auch bei geschlossener Verbindung des Sternpunktes zur Schiene in der Niederspannungshauptverteilung (NSHV) kein Strompfad für ungewollte Streuströme.

Autor: J. Schulz

Literatur:

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

Der vollständige Artikel ist in unserem Facharchiv nachzulesen.

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