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Aus dem Facharchiv: Elektropraxis
Wie die Schleifenimpedanzmessung funktioniert

Der nachfolgende Beitrag arbeitet die einzelnen Prüfmethoden zur Verdeutlichung der Schleifenimpedanzmessung auf und erklärt die grundsätzliche Funktionsweise.

Darstellung der Prüfschaltung und des Funktionsablaufs im Prüfgerät beim Messen/Errechnen des Schleifenwiderstands und des Kurzschlussstroms

Die Messungen, so wie sie heute in den Normen beschrieben werden, sind im Laufe von vielen Jahrzehnten Normungsarbeit entstanden. In den ersten Jahren, als sich die reinen Isolationsmessgeräte zu Installationstestern weiterentwickelt haben, war man glücklich, überhaupt hinreichend genaue Messwerte zu erzeugen.

Heutige Installationstester sind da deutlich weiter und könnten bei entsprechender Programmierung viel mehr leisten, als sie es derzeit ermöglichen. Prüfgeräte können grundsätzlich dem Prüfer deutlich mehr Informationen liefern, doch diese müssen auch von allen Benutzern verstanden werden. Auch ist es an der Normungsarbeit, diese Möglichkeiten auszuschöpfen. Dabei ist nicht zu vergessen, dass wir hier von europäischer Normung und nur teilweise sogar weltweiten Standards sprechen. In vielen Teilen der Welt entdeckt man jedoch gerade erst, dass Installationen auch messtechnisch geprüft werden sollten. Entsprechend einfach müssen dort die Prüfgeräte zunächst sein.

Es war noch nie Ziel einer Messung, alle möglichen und unwahrscheinlichen Fehler aufzudecken. Es ging immer nur um die zu erwartenden Montagefehler einer projektierten Anlage. Und es stand immer der Personenschutz im Vordergrund.

Die Netzinnenwiderstandsmessung dient jedoch nicht (oder besser nicht direkt) dem Personenschutz, also ist sie auch nicht normativ vorgesehen. Wir benötigen sie jedoch heute aus anderen Gründen, nur das kommt aus teilweise anderen Normungsbereichen.

Schleifenimpedanz
messung

Bei der Schleifenimpedanzmessung wird ermittelt, wie groß der Widerstand der Fehlerschleife ist und damit der zu erwartende Kurzschlussstrom. Dabei geht man von einigen Bedingungen aus: Betrachtet wird ein „widerstandsloser Fehler“, also ein sauberer Schluss zwischen einem Außenleiter und dem PE oder PEN. Dies ist also eine optimistische Betrachtung.

Die Fehlerschleife wird beschrieben aus:

  1. Impedanz der Spannungsquelle (Innenwiderstand des Transformators);
  2. Impedanz des Außenleiters bis zum angenommenen Fehlerort (normalerweise entferntester Punkt) und
  3. Impedanz des PE oder PEN vom Fehlerort zum Sternpunkt des Transformators zurück.

Grundsätzlich kann man die Schleifenimpedanz auch ermitteln bei anderen Spannungsquellen als Transformatoren – also auch, wenn Generatoren oder statische Umrichter einen Stromkreis speisen. Nur damit kommt aufgrund des Funktionsprinzips der Messung das Prüfgerät nicht klar.

Die Schleifenimpedanzmessung ist kein Hexenwerk, es wird nur das ohmsche Gesetz angewandt. Im Grunde ist im Prüfgerät ein Leistungswiderstand eingebaut. Über eine Spannungsmessung wird ermittelt, wie groß der Spannungsunterschied ist, wenn der Leistungswiderstand zwischen L und PE/PEN eingebracht wird oder das Netz unbelastet ist (Bild 1):

ZS = (U0 - UM)/IM.

Dabei ist U0 die unbelastete Netzspannung; UM die mit dem Leistungswiderstand belastete Netzspannung und IM der Strom über den Leistungswiderstand. Wenn man so möchte, dann wird durch das Prüfgerät ein kleiner Fehler simuliert und hochgerechnet, wie ein richtiger Erdschluss aussehen würde.

Übliche Prüfgeräte arbeiten dabei mit Prüfströmen von 15 mA bis etwa 20 A. Grundsätzlich gilt, je höher der Prüfstrom, desto genauer das Messergebnis. Deswegen gibt es für den Industriebereich auch Schleifenimpedanztester, die mit einem Prüfstrom bis zu 1 000 A messen können.

Autor: M. Lochthofen

Der vollständige Artikel ist in unserem Facharchiv nachzulesen.

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