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Mit Hilfe der neuen Steckermontagerahmen HC-CIF von Phoenix Contact montieren Sie Ihre vorkonfektionierten Kontakteinsätze einfach und sicher direkt auf der Tragschiene im Schaltschrank.

Erdungsanlagen zählen ohne Zweifel zu den elementarsten und bedeutendsten Schutzeinrichtungen der Elektrotechnik. So schützen diese, beispielsweise im Falle eines Isolationsfehlers oder eines Blitzeinschlags in das entsprechende Gebäude, Lebewesen vor zu hohen Berührungs- oder Schrittspannungen. Zudem tragen sie erheblich dazu bei, thermische und mechanische Schäden an elektrischen Anlagen oder sonstigen leitfähigen Teilen als Folge zu hoher Fehlerströme zu verhindern. Je nach Funktion unterscheidet man dabei Schutzerder, Betriebserder, Anlagenerder, Blitzschutzerder, Steuererder und Hilfserder, wobei jeweils unterschiedliche Erderarten existieren, die sich für einen entsprechenden Einsatz eignen. Um diese so bedeutende Schutzeinrichtung zu würdigen, stellen wir Ihnen im Rahmen dieses Artikels die wichtigsten Erderarten kurz vor und charakterisieren diese. Sie vermissen einen Erder? Lassen Sie es uns in den Kommentaren wissen!

Natürlicher Erder

Teile des zu schützenden Gebäudes oder Teile des Fundaments, die großflächigen Kontakt zum Erdreich besitzen, bezeichnet man als Natürliche Erder. Die Erdungswirkung ist dabei nicht der primäre Zweck der entsprechenden Bestandteile, allerdings wirken Sie aufgrund ihrer Verbindung zum Erdreich erdend. Wasser und Gasleitungen sind dabei allerdings in Deutschland nicht als Erder zugelassen, da die Zuverlässigkeit der entsprechenden Anlage nicht von anderen Systemen des Gebäudes abhängig sein darf.

Plattenerder

Der Plattenerder besteht aus Stahlblech- oder Kupferblechplatten, wobei das Kupferblech im Regelfall perforiert ist und die Plattenfläche mindestens 0.5 Quadratmeter beträgt. Da sein Ausbreitungswiederstand nur geringfügig vom Querschnitt und der Oberfläche des Erders beeinflusst wird, wird der Plattenerder heutzutage in der Praxis nur extrem selten eingesetzt. Das Kerneinsatzgebiet dieses Erders sind Spezialfälle wie beispielsweise Telekommunikationsanlagen.

Oberflächenerder

Der Oberflächenerder wird in der Regel innerhalb einer in einer Tiefe von 0.5 bis 1 m von optimal leitenden Bodenschichten wie Lehm oder Humus umschlossen. Es existieren sowohl Ausführungen des Erders in Strahlen-, Ring- oder Maschenform als auch Rund- oder Bandmaterial-Versionen. Die nachfolgende Tabelle gibt dabei Aufschluss über mögliche Materialien und entsprechende Mindestquerschnitte des Oberflächenerders:

Erdermaterial

Oberflächenbehandlung

Durchmesser oder Dicke

Querschnitt

Beschichtung Einzel- oder Mittelwert

Bandstahl

Feuerverzinkt

3 mm

90 mm²

63 μm / 70 μm

Rundstahl

Nicht rostend

10 mm

-

- / 50 μm

Kupferband

Blank / verzinnt

2 mm

50 mm²

- / -.20 μm / 40 μm

Rundkupfer

Blank

-

25 mm ²

- / -

Kupferseil

Blank / verzinnt

1.8 mm pro Einzeldraht

25 mm²

- / -.1 μm / 5 μm

Tiefenerder

Tiefenerder kommen in der Regel immer dann zum Einsatz, wenn der Einsatz eines Oberflächenerders aufgrund von besser leitenden Bodenschichten, hoher Feuchtigkeit, geringerem spezifischen Erdwiderstand oder der Größe und Ausdehnung eines bebauten Gebietes ausgeschlossen ist. Der Erder reicht in diesem Fall in tiefere Erdschichten hinab und profitiert dabei davon, dass diese einen geringeren spezifischen Wiederstand aufweisen und weitgehend unabhängig von Frost und Feuchtigkeit an der Oberfläche funktionieren. Bei parallel geschalteten Tiefenerdern sollte dabei mindestens ein Abstand entsprechend der doppelten Erderlänge eingehalten werden. Bei Blitzschutzerdern reicht hingegen der einfache Abstand. Der folgenden Tabelle können Sie mögliche Materialien und entsprechende Mindestquerschnitte des Tiefenerders entnehmen:

Erdermaterial

Oberflächenbehandlung

Durchmesser oder Dicke

Beschichtung Einzel- / oder Mittelwert

Rundstab

Feuerverzinkt

25 mm / 2 mm

63 μm / 70 μm

Kupferumhüllung

25 mm / 2 mm

2000 μm

Elektrolytisch

14 mm / -

90 μm / 100 μm

Verkupfert

Kupferrohr

Blank

20 mm / 2 mm

-

Die folgende Reihe beschäftigt sich mit den gängigsten Schützschaltungen. Wir beginnen mit dem Grundwissen sowie den Grundschaltungen und steigern uns bis hin zu komplexen Schaltungen. Dieses Mal behandeln wir die Wendeschützschaltung.                                                                                                                                                                              

                                                                                                           Steuerstromkreis und Hauptstromkreis mit indirekter Umschaltung

Hauptstromkreis und Steuerstromkreis

2 Taster, 2 Schütz, 1 Aus-Taster und 1 Motor

Ergänzen wir nun zu den bereits kennengelerntem Steuerstromkreisen die Hauptstromkreise zusammen mit dem Motor. Da sich bei dieser Schaltung der Steuerstromkreis nicht verändert, werfen wir einen Blick auf den Hauptstromkreis. Die Hauptkontakte des Schützes werden zur Steuerung des Motors benutzt. Hier sieht man, dass die Hauptkontakte von K1 (in diesem Fall nun Q1 da es sich um ein Hauptschütz handelt) und Q2 benutzt werden. Die Wendeschützschaltung charakterisiert die Änderung der Drehrichtung des Motors. Dies geschieht durch die Vertauschung von zwei Außenleitern. Die Lampe signalisiert den Schaltzustand des jeweiligen Schützes.

Guten Tag Herr Wörner, sehr geehrte Fachkollegen,

danke für Ihre Frage, ob bei Personenaufzügen auf einen separaten Haupterder sowie einen speziellen Schutzpotentialausgleich (für die Aufzugsschienen) verzichtet werden kann oder nicht.

Aus dem aktuellen deutschen Normungswerk sind mir keine Quellen bekannt, die hierzu eindeutig Stellung nehmen. So versuche ich, eine Antwort für eine pragmatische Herangehensweise zu formulieren.

Aus meiner Sicht ergeben sich Hinweise für fachgerechtes Handeln, wenn die gewünschten Schutzziele benannt und bei Planung und Ausführung die örtlichen Gegebenheiten berücksichtigt werden.

Ein Schutzziel ist sicher der Schutz gegen unzulässige Berührungsspannungen. DIN VDE 0100-410 fordert in Absatz 411.3.1.2 „Schutzpotentialausgleich über die Haupterdungsschiene“, dass „… der Erdungsleiter … über die Haupterdungsschiene …“ mit “…fremden leitfähigen Teilen der Gebäudekonstruktion, sofern im üblichen Gebrauchszustand berührbar … zum Schutzpotentialausgleich…“ zu verbinden ist.

Aus Schutzziel-Sicht erübrigt sich eine Diskussion, ob etwa bei der Arbeit einer Wartungsfachkraft im Bereich der Aufzugsschienen oder an, auf oder in einer Kabine Anlagenteile im „üblichen Gebrauchszustand berührbar“ sind.

So sind alle Aufzugsschienen mindestens an ihren Fußpunkten in einen Schutzpotentailausgleich einzubinden. Dieser kann vorzugsweise mittels einer in diesem Bereich angeordneten Potentialausgleichsschiene vorgenommen werden. Hieran ist die Verbindung zur Erdungsanlage fachgerecht anzuschließen. Ein „ungeschnittener“ Weg zu einem Erder ist nicht erforderlich.

Weiterhin sind alle elektrischen Betriebsmittel der Aufzugsanlage in diesen Schutzpotentialausgleich einzuschließen. Dazu gehören auch die Maschinenanlagen sowie deren Niederspannungsanlage.

Aus Sicht der Anlagen-EMV (z.B. DIN VDE 0100-444) ist ein vermaschter Potentialausgleich – oftmals in diesem Sinne auch Funktionspotentialausgleich genannt – obligatorisch. Bei Neuanlagen hat es sich bewährt, durch rechtzeitige Gewerke übergreifende Planung auch die Bewehrung von Bauwerksteilen aus Stahlbeton in diese Vermaschung einzubeziehen (Erdungsfestpunkte, Potentailausgleichsschienen, usw.). So können etwa Anforderungen aus über Schutzleiter geführte erhöhte Ableitströmen oder aus der Behandlung von Leitungsschirmen insbesondere der Antriebstechnik praxisgerecht erfüllt werden.

Bei innen liegenden Aufzügen ist grundsätzlich ein ausreichender Trennungsabstand zu Blitzstrom führenden Teilen des Blitzschutzsystems einzuhalten. Direkte Verbindungen sind möglichst auszuschließen.

Bei außen am Gebäude angebrachten Aufzügen sind Detailabstimmungen mit den Blitzschutzfachkräften, die das Blitzschutzsystem errichten, zu treffen.

Die Einsparungen durch „sparsames“ Handeln stehen in keinem Verhältnis zu den möglichen Konsequenzen hieraus, wie etwa Verfügbarkeitseinbrüche oder Personenschäden. Inwieweit Planer, Errichter oder Prüfer in dieser Thematik den übergreifenden Anforderungen aus den unterschiedlichen Schutzzielen folgen, liegt in der Verantwortung jedes Einzelnen.

Gern stehe ich für eine weitere Detaildiskussion zur Verfügung.

Immer wieder stellen normative Änderungen Elektrofachleute vor spürbare Herausforderungen. Im Juni diesen Jahres trat beispielsweise die neue DIN VDE 0100-600 in Kraft und brachte unter anderem Änderungen mit sich, die Sie bei der Erst- und Wiederholungsprüfung elektrischer Anlagen dringend beachten sollten. Voltimum hat die wichtigsten Änderungen zum Thema „Besichtigung elektrischer Anlagen“ kompakt für sie zusammengefasst.

Besichtigung elektrischer Anlagen

Im Kontext der Besichtigung elektrischer Anlagen sind zunehmend Selektivität und Koordination von Schutz- und Überwachungseinrichtungen in den Fokus gerückt. So sollte im Rahmen der Auswahl insbesondere auf Auslösekennlinien und Abschaltverhalten geachtet werden. Ein RCD Typ B sollte beispielsweise unter keinen Umständen hinter einem RCD Typ A angeordnet werden. Seit der Anpassung der DIN VDE 0100 im vergangenen Oktober ist in jeder neu gebauten Immobilie ein Überspannungsschutz vorzusehen, wenn Betriebsmittel der Überspannungskategorie I oder II an die feste Installation angeschlossen werden. Dabei sollte sich die Überspannungsschutzeinrichtung so nah wie möglich am Speisepunkt des entsprechenden Betriebsmittels befinden. So sollte insbesondere im Kontext von elektronischen Zählern Wert darauf gelegt werden, dass die Überspannungsschutzeinrichtung vor dem Zähler installiert wurde.

Da immer mehr Betriebsmittel anfällig gegen elektromagnetische Störungen sind, rückt die Begutachtung der Maßnahmen gegen ebendiese zunehmend in den Fokus. Gemäß DIN VDE 0100-444 sollten elektromagnetische Störungen durch den Einsatz geschirmter Leitungen oder das Zurückgreifen auf Parallel-Erdungsleiter zur Verstärkung des Schirms reduziert werden. Zudem kann auch ein geflochtenes Metallband wirkungsvoll den angesprochenen Störungen entgegenwirken.

Die DIN VDE 0100-410:2007-06 Abschnitt 411 schreibt zudem vor, dass in jedem Gebäude der Erdungsleiter und leitfähige Teile wie metallene Rohrleitungen von Versorgungssystemen, die in Gebäude eingeführt sind, fremde leitfähige Teile der Gebäudekonstruktion, sofern diese im üblichen Gebrauchszustand berührbar sind, metallene Zentralheizungs- und Klimasysteme und metallene Verstärkungen von Gebäudekonstruktionen aus Beton, sofern diese berührbar sind, über die Haupterdungsschiene zum Schutzpotentialausgleich verbunden werden.

Der technische Fortschritt der vergangenen Jahrzehnte führt dazu, dass mittlerweile unzählige kleine Helfer an unsere Elektroleitungen angeschlossen sind. Deutlich wird dies insbesondere an der Entwicklung des Stromverbrauchs in Deutschland. So hat sich dieser seit den Sechzigern aufgrund zahlreicher technischer Neuerungen in etwa verzehnfacht. Passend zu diesem Wachstum haben sich auch die Normen und Sicherheitsbestimmungen für Elektroinstallationen grundlegend verändert und in zahlreichen Punkten weiterentwickelt. Allerdings ist die Elektronik in unzähligen Altbauten in einigen Fällen noch aus der Zeit des ursprünglichen Hausbaus, was extreme Risiken mit sich bringt und zu schweren Unfällen führen kann.

Die Gefahren veralteter Elektroinstallationen

Neben dem Risiko, einen potentiell tödlichen elektrischen Schlag aus einer defekten Leitung oder einer maroden Steckdose einstecken zu müssen, beherbergen auch veraltete Stromanschlüsse für Lampen an der Zimmerdecke enorme Gefahren. So kann hier ein fehlendes Erdungskabel dazu führen, dass durch das Gehäuse der angeschlossenen Lampe Fehlerstrom fließen kann. Berührt man dieses, strömt Strom durch den Körper, was zu schwerwiegenden Herzproblemen führen kann.

Da sich in überlasteten oder maroden Elektroleitungen unbemerkt ein Schwelbrand entwickeln kann, der dann auf Teppiche, Möbel und Wandverkleidungen übergreifen kann, können veraltete Leitungen schnell zu einem Brand des gesamten Gebäudes führen. Dementsprechend ist veraltete oder defekte Elektronik eine der häufigsten Ursachen für Hausbrände in Deutschland.

Eine Überlastung veralteter Leitungen kann bereits durch den gleichzeitigen Betrieb mehrerer Geräte an einer einzelnen Steckdose entstehen. So führt der Einsatz von Steckdosenleisten hier häufig die Elektroanlage an ihre Grenzen, da die entsprechenden Leitungen nicht für die Menge an Stromdurchfluss ausgelegt sind. In die Jahre gekommene, defekte Isolierungen überhitzen leicht bei Überlastung, werden brüchig und können somit ebenfalls Schwelbrände auslösen.

Wie kann man sich vor diesen Gefahren schützen?

Da Vermieter und Hausbesitzer häufig keine Fachleute im Bereich Elektrotechnik sind, können sie selbst meist nur unzureichend einschätzen, wie sicher die Elektroinstallationen des entsprechenden Hauses sind. Aus diesem Grund sollte in regelmäßigen Abständen eine Fachkraft damit beauftragt werden, dies zu überprüfen und bestehende Mängel nach Möglichkeit unmittelbar zu beseitigen. Gleichzeitig gilt es, auf erste Signale zu achten. Löst beispielsweise bei gleichzeitigem Gebrauch der Mikrowelle und der Spülmaschine die Sicherung aus, ist das ein erstes Anzeichen dafür, dass Probleme mit der Elektrik bestehen könnten.

Störlichtbögen

Das Arbeiten an elektrischen Betriebsmitteln und Anlagen bringt stets gewisse Risiken für Leib und Leben mit sich. Eine solche Gefahr für die Gesundheit des Anwenders und die Funktionalität der entsprechenden Anlage ist der sogenannte Störlichtbogen, der häufig durch Handhabungsfehler bei der Montage, der Instandhaltung oder der Wartung entsteht. Dabei handelt es sich um einen unerwünschten Lichtbogen zwischen zwei elektrischen Anlagenteilen. Aufgrund einer ungenügenden Isolationsschicht oder von Kontakten, die sich zu langsam trennen, können solche Spannungsüberschläge auch unmittelbar im Bauteil selbst entstehen. Dabei setzen sie dessen Lebensdauer massiv herab und können im schlimmsten Fall zur Zerstörung des selbigen beitragen.

Im Kontext von Niederspannungsbereichen sind zumeist Störstellen in elektrischen Leitungen ursächlich für das Auftreten von Fehlerlichtbögen. Diese Störstellen entstehen unter anderem durch Leitungsquetschungen, Beschädigungen durch Nägel oder Schrauben, Nagetierbisse, Erosion oder abgeknickte Leitungen. Da das Auftreten dieses Phänomens sowohl eine Gefahr für den Anlagenanwender als auch für die Lebensdauer des entsprechenden Betriebsmittels darstellt, ist es von höchster Relevanz, sich mit Einrichtungen zu befassen, die vor dem Auftreten von Störlichtbögen schützen können. Wir haben die wichtigsten Informationen zu diesen Schutzeinrichtungen kompakt für Sie zusammengefasst.

Fehlerlichtbogen-Schutzeinrichtungen

Bei Fehlerlichtbogen-Schutzeinrichtungen handelt es sich im engeren Sinne um einen Schutzschalter gegen Kontaktfehler in der Niederspannungsinstallation. Mittels elektronischer Schaltung bewertet der Schutzschalter auftretende Störungen im Strom- und Spannungsverlauf und schaltet im Falle eines Kontaktfehlers den Stromkreis ab. Da die Schutzeinrichtung so Überhitzung an schlechten Kontaktstellen verhindert und damit Bränden vorbeugt, wird er im Volksmund auch als Brandschutzschalter bezeichnet. Installiert werden Fehlerlichtbogen-Schutzeinrichtungen in elektrischen Verteilerkästen, wo sie eingesetzt werden, um Störlichtbögen in Reihe und parallel zum Verbraucher zu detektieren.

Wie funktionieren Fehlerlichtbogen-Schutzeinrichtungen?

Fehlerlichtbogen-Schutzeinrichtungen, kurz AFDD, messen den Spannungs- und Stromverlauf über einen gewissen Zeit-Horizont, bewerten diese Informationen mittels digitaler Signalverarbeitung und stellen so fest, ob ein Störlichtbogen vorliegt. Notwendig ist diese Auswertung, da im normalen Betrieb auch unter anderem reguläre Schwankungen im Stromverlauf oder transiente Stromverläufe beim Einschaltvorgang von Anwendern keinesfalls zu einer fehlerhaften Auslösung führen dürfen.

Leitungsschutzschalter können Störlichtbögen in Reihe zum Verbraucher, deren Strom-Zeit-Kennlinie in der Regel in einem Bereich von 100 ms bis einer Sekunde verläuft, nicht erkennen. Im Falle eines parallel zum Verbraucher verlaufenden Störlichtbogens löst die Fehlerlichtbogen-Schutzeinrichtung nur dann als erstes aus, wenn der Fehlerstrom langsam ansteigt. Dies ist allerdings häufig der Fall. Liegt ein Erdschluss vor, löst der Fehlerstromschutzschalter schneller aus, wohingegen im Falle eines Kurzschlusses der Leitungsschutzschalter eher auslöst, wenn der Fehlerstrom schnell einen hohen Wert erreicht.

Wichtige Vorschriften