Auflegen des Schirmes eines Kabels

Frage: 
Gibt es eine genaue Begründung für die Aussagen, dass der Schirm eines KNX-Kabels auf keiner Seite aufgelegt oder geerdet werden dürfe und als rein metallischer Käfig wirke? In der Praxis schaut es so aus, dass je nach Verlegung hohe elektromagnetische Felder über die Leitung verschleppt werden bzw. teilweise auch von den Netzteilen ausgegeben werden. Eine Erdung über den Schirmbeidraht würde dies verhindern. Warum eigentlich nicht?

Antwort: 
Ja, warum eigentlich nicht? Der Umstand, dass dies in der Produkt- oder Anlagendokumentation nicht erklärt wird, sehe ich als eine Schwäche dieser Dokumentation an. Oftmals unterbleibt der Hinweis auf die Gründe, weil dies auf eine Schwäche des Produkts bzw. der Anlage verweisen würde. An anderen Stellen liest sich das nämlich so: „Damit die Schirmung der Komponenten wirksam wird, müssen diese in den Potentialausgleich einbezogen werden.“ Zwar handelt es sich hier offenbar um den Auftritt eines Baubiologen, doch dies ändert nichts daran, dass diese Sichtweise derjenigen entspricht, die sich mit den Störungen von Betriebsmitteln untereinander und weniger oder gar nicht mit den Auswirkungen elektrischer, magnetischer und hochfrequenter elektromagnetischer Felder auf Menschen befassen.

Ich erinnere mich an ein Seminar mit einem solchen Sachverständigen, in dem dieser den Bildschirm eines alten Röhrenfernsehers im Betrieb mit einer Aluminiumfolie abdeckte. Ein kleiner, einfacher Feld-Indikator („Piepser“) piepte bei Annäherung an den Bildschirm genauso wie zuvor ohne Abdeckung. Sobald die Folie aber mit dem Schutzleiter der Elektro-Installation verbunden war, war Ruhe. Hieraus ließe sich schließen, dass der Schirm der KNX-Leitung auch ganz entfallen könnte. Möglicherweise hat er eine rein mechanische Funktion, und der Hersteller sagt auch dies nicht so gern. Entsprechendes könnte auch für den Beidraht gelten, der dem Kabel eine bestimmte Zugfestigkeit verleihen soll.

Zur elektrischen Funktion des Beidrahts ist nämlich zu berücksichtigen, dass die Erdung des Schirms allein über diesen Draht umso weniger wirksam ist, je höher die störenden Frequenzen sind. Bei den Baubiologen sollen nur die niederfrequenten Felder der Energieverteilung abgeschirmt werden. Hierbei spielt dieser Aspekt keine Rolle, doch je höher die Frequenzen sind, desto mehr drängen EMV-Fachleute darauf, dass Schirme flächenschlüssig aufgelegt sein müssen. Dabei muss berücksichtigt werden, dass die Taktfrequenzen der Umrichter und Netzgeräte, wie in der Anfrage genannt, nicht nur an sich schon recht hoch liegen, sondern auch noch eine Rechteckschwingung darstellen, die ihrerseits in eine theoretisch unendliche Reihe von Oberschwingungen zerfällt. Praktisch findet man Frequenzen bis weit in den MHz-Bereich vor. Sicher wird der Anschluss des Beidrahts die Situation bessern; ob dies ausreicht, muss jedoch von Fall zu Fall ausprobiert werden.

Es ist jedoch auch zu berücksichtigen, dass bei der parallelen Installation und dem unvermeidlich gleichzeitigen Betrieb energietechnischer und informationstechnischer elektrischer Anlagen immer gewisse Grundregeln eingehalten werden müssen. Einerseits muss die Informationstechnik vor störenden Einflüssen der starken Felder aus der Energietechnik geschützt werden; das ist der eigentliche Sinn der Schirmung. Andererseits muss aber auch vermieden werden, dass die „Starkströme“ sich in die kleinen Querschnitte der Nachrichtentechnik „einschleichen“. So sind der Schirm einschließlich Beidraht in der Regel Bestandteile des Funktionspotentialausgleichs (FPA). Dieser ist vom Schutzpotenzialausgleich getrennt zu führen. Beide sind nur ein einziges Mal – auf der Haupterdungsschiene – miteinander verbunden. So werden Schleifen und Parallelwege vermieden. Der FPA-Leiter muss nur ganz kleine Ströme führen können, die nun mal von vielen elektronischen Geräten im regulären Betrieb ausgehen. Auf den Schutzleiter gehören diese nicht, denn dieser ist Fehlerströmen vorbehalten (sonst schaltet eine Fehlerstrom-Schutzeinrichtung – an sich bestimmungsgemäß, jedoch ohne, dass ein Fehler vorliegt – die Versorgung ab). Umgekehrt gehören Fehlerströme aus der Energieversorgung nicht auf den FPA. Beides wird durch die getrennte Führung sichergestellt.

Ist nun aber ein Schirm beidseitig geerdet, dann können sich PE- und PA-Ströme zwischen PE- bzw. PA-Leitern und den FPA-Leitern aufteilen. Nun ist im TN-System ein Erdschluss einem Kurzschluss gleichzusetzen, und je höher der Kurzschlussstrom der Anlage, je höher die Kurzschluss-Impedanzen dieser Schleifen und je niedriger die Impedanz des betroffenen FPA-Leiters, desto größer der Anteil des Kurzschlussstroms, der durch den FPA-Leiter fließt. Dies ist diesem nicht unbedingt zuträglich und konterkariert durch den Spannungsfall zwischen Anfang und Ende des FPA-Leiters unter Umständen auch dessen eigentlichen Zweck, den elektronischen Geräten gleiches Potential zuzuweisen, und es kommt im regulären Betrieb zu Störungen im Datenverkehr und bei Kurzschluss/Erdschluss zu Überspannungsschäden in der Elektronik. Der Hersteller des KNX-Kabels kennt nun die Leitungslängen und den Kurzschlussstrom der Anlage nicht und geht auf Nummer Sicher.

Nun begegnet man diesem Problem allerdings in der Regel, indem man den Schirm wenigstens an einem Ende erdet. Damit ist seine Wirksamkeit zwar eingeschränkt – umso mehr, je länger er ist und je höher die störenden Frequenzen sind – doch ist dies wesentlich besser als ein nicht geerdeter Schirm. Dessen Sinn erschließt sich mir nicht.

Autor: S. Fassbinder

Dieser Artikel wurde unserem Facharchiv entnommen.