- a.
Grundsätze
- a.1
Allgemeines
Schutzmaßnahmen mit automatischer Abschaltung der Stromversorgung erfordern die Verbindung der Körper mit einem Schutzleiter und den Einsatz von Schutzeinrichtungen, deren Betriebsmerkmale die Sicherheitskurve wie in Abschnitt 2.4.1 Tabelle 2.4 bestimmt einhalten.
Kann die automatische Abschaltung in nicht hauswirtschaftlichen Anlagen nicht innerhalb der durch die Sicherheitskurve vorgeschriebenen Zeit durch Schutzeinrichtungen erfolgen, werden folgende zusätzliche Maßnahmen angewendet:
- –
die passiven Maßnahmen von Unterabschnitt 4.2.3.3 oder
- –
die Herstellung einer Potenzialausgleichszone durch Einsatz einer zusätzlichen Potentialausgleichsverbindung. Diese zusätzliche Potentialausgleichsverbindung ist so dimensioniert, dass bei einem Körper- oder Erdschluss die Schutzeinrichtung (Differenzstrom-Schutzeinrichtung oder Überstrom-Schutzeinrichtung) innerhalb der durch die Sicherheitskurve wie in Abschnitt 2.4.1 Tabelle 2.4 bestimmt festgelegten Zeit abgeschaltet wird.
Überwachungseinrichtungen können eingesetzt werden, um bei einem Körper- oder Erdschluss ein Signal abzugeben. Diese Einrichtungen werden nicht als Einrichtungen zum Schutz gegen elektrischen Schlag bei indirektem Berühren betrachtet.
- a.2
Schutzeinrichtungen und/oder Überwachungseinrichtungen
Folgende Schutzeinrichtungen und/oder Überwachungseinrichtungen werden eingesetzt:
- –
Überstrom-Schutzeinrichtungen,
- –
Differenzstrom-Schutzeinrichtungen,
- –
fehlerspannungsempfindliche Schutzeinrichtungen,
- –
permanente Isolationswächter,
- –
Differenzstrom-Isolationswächter,
- –
Überwachungseinrichtungen, die mit einer Technologie ausgerüstet sind, die ein Sicherheitsniveau gewährleistet, das dem von Isolationswächtern wie im vierten und fünften Gedankenstrich erwähnt mindestens gleichwertig ist.
- a.3
Pflicht zum Vorhandensein des Schutzleiters
Der Einsatz von Differenzstrom-Schutzeinrichtungen ohne Schutzleiter als einzige Maßnahme zum Schutz gegen elektrischen Schlag bei indirektem Berühren ist verboten, selbst wenn es sich bei der DifferenzstromSchutzeinrichtung um eine Differenzstrom-Schutzeinrichtung mit hoher oder sehr hoher Empfindlichkeit handelt.
Wenn eine fehlerspannungsempfindliche Schutzeinrichtung eingesetzt wird, wird sie so installiert, dass der Betrieb bei gefährlichen Fehlerspannungen gewährleistet ist. Der Schutzleiter ist nur mit Körpern von elektrischen Maschinen oder Geräten verbunden, deren Stromversorgung von der Schutzeinrichtung unterbrochen werden muss. Der Hilfserder ist elektrisch unabhängig von allen anderen geerdeten Metallteilen wie Metallbauteilen, metallischen Elektroinstallationsrohren und metallischen Mänteln von Kabeln. Letztere Bedingung gilt als erfüllt, wenn der Hilfserder in einem Abstand von mindestens 15 m zu anderen Erdern installiert ist und keine unterirdischen Metallstrukturen vorhanden sind, die den elektrischen Widerstand des Geländes über diesen Abstand verringern können.
- a.4
Pflicht zum Vorhandensein einer Hauptpotentialausgleichsverbindung
In jedem Gebäude (sowohl in hauswirtschaftlichen als auch in nicht hauswirtschaftlichen Anlagen) ist eine Hauptpotentialausgleichsverbindung erforderlich. Sie entspricht den Vorschriften von Unterabschnitt 5.4.4.1 ; dabei werden die Vorschriften von Unterabschnitt 4.2.3.2 berücksichtigt.
- b.
Schutzmaßnahmen in elektrischen Anlagen nach dem TN-System
- b.1
Fehlerschleife
Vollkommene Schlüsse zwischen einem Außenleiter und dem Körper eines elektrischen Betriebsmittels verursachen einen Kurzschluss zwischen diesem Außenleiter und dem Schutzleiter.
Mindestens eine der folgenden Schutzeinrichtungen wird eingesetzt:
- –
Überstrom-Schutzeinrichtungen,
- –
Differenzstrom-Schutzeinrichtungen, fehlerspannungsempfindliche Schutzeinrichtungen.
- (1)
Körper (2) Erder des Netzes (3) Fehler
Abbildungen 4.4 - Fehlerschleife in einem TN-C-System bei Wechselstrom und Gleichstrom
Abbildungen 4.5 - Fehlerschleife in einem TN-C-S-System bei Wechselstrom und Gleichstrom
Im TN-C-System wird Schutz durch Überstrom-Schutzeinrichtungen gewährleistet.
- b.2
Überprüfung der Sicherheitskurve
Die Ansprechzeit der Schutzeinrichtung darf nicht die Zeit überschreiten, die für unbeeinflusste Berührungsspannungen in der Sicherheitskurve bestimmt ist.
Die in Absatz 1 erwähnte Bedingung ist erfüllt, sofern folgender Formel entsprochen wird:
Ia ≤ Uo/Zs
Dabei ist:
Ia in A: Ansprechstrom der Schutzeinrichtung innerhalb der Zeit, die in der Sicherheitskurve wie in Abschnitt 2.4.1 Tabelle 2.4 bestimmt angegeben ist,
Uo in V: Spannung des Netzes gegenüber Erde,
Zs in Ω: Fehlerschleifenimpedanz.
- b.3
TN-C-System
Der geerdete aktive Leiter (PEN, PEM bzw. PEL) hat einen Querschnitt von mindestens 10 mm² in Kupfer oder 16 mm² in Aluminium, es sei denn, die Nennspannung des Stromkreises ist auf die vereinbarten absoluten Grenzwerte der Berührungsspannung UL wie in Abschnitt 2.4.1 Tabelle 2.3 angegeben begrenzt.
TN-C-Systeme sind verboten:
- 1.
wenn der geerdete aktive Leiter (PEN, PEM bzw. PEL) im Endstromkreis für die Übertragung elektrischer Energie zu einem Verbraucher benutzt wird, der über einen Außenleiter und einen geerdeten aktiven Leiter (PEN, PEM bzw. PEL) versorgt wird, es sei denn, die Nennspannung der elektrischen Anlage ist auf die vereinbarten absoluten Grenzwerte der Berührungsspannung UL wie in Abschnitt 2.4.1 Tabelle 2.3 angegeben begrenzt,
- 2.
in hauswirtschaftlichen Anlagen, gemeinschaftlichen Teilen einer Wohnanlage und elektrischen Anlagen ohne elektrotechnisch unterwiesene Personen (BA4) oder Elektrofachkräfte (BA5),
- 3.
an Orten, die durch die äußeren Einflüsse BE2 und/oder BE3 und/oder CA2 gekennzeichnet sind,
- 4.
für den getrennten Stromkreis einer Ladestation für Elektrofahrzeuge,
- 5.
in zeitlich begrenzten, mobilen oder transportablen elektrischen Anlagen.
- b.4
TN-C-S-System
Wird der geerdete aktive Leiter (PEN, PEM bzw. PEL) ab einem Punkt des Netzes entsprechend seiner beiden Funktionen als N-, M-, L-, L+- oder L--Leiter einerseits und als Schutzleiter andererseits zweigeteilt, ist es verboten, solche Leiter nach diesem Punkt erneut zu verbinden.
Die Zweiteilung erfolgt so, dass eine direkte und dauerhafte Verbindung des gemeinsamen Leiters mit dem Schutzleiter gewährleistet ist.
- b.5
Einsatz von Differenzstrom-Schutzeinrichtungen im TN(-C)-S-System
Wenn bei bestimmten elektrischen Geräten oder Teilen elektrischer Anlagen eine oder mehrere der in den vorhergehenden Punkten erwähnten Bedingungen nicht eingehalten werden, sind diese Geräte oder Teile von Anlagen durch eine Differenzstrom-Schutzeinrichtung geschützt.
Bei Einsatz dieser Einrichtung müssen Körper nicht mit dem Schutzleiter des Netzes verbunden sein, wenn sie an einen Erder angeschlossen sind, dessen Widerstand dem Ansprech-Differenzstrom der Differenzstrom-Schutzeinrichtung angepasst ist.
Der durch diese Differenzstrom-Schutzeinrichtung geschützte Stromkreis wird daher nach dem TT-System betrachtet und die unter Buchstabe c weiter unten erwähnten Schutzmaßnahmen sind anwendbar.
- c.
Schutzmaßnahmen in elektrischen Anlagen nach dem TT-System
- c.1
Fehlerschleife
Die Erde ist in der Regel Teil der Fehlerschleife, durch die eine tatsächliche elektrische Verbindung zwischen den Erdern der Körper der elektrischen Anlage und den Erdern des Netzes hergestellt wird.
Fehlerströme zwischen einem Außenleiter und einem Körper der elektrischen Anlage oder der Erde werden durch die Fehlerschleifenimpedanz begrenzt und haben einen geringeren Wert als Kurzschlussströme.
- (4)
Erder des Körpers (RE)
Mindestens eine der folgenden Schutzeinrichtungen wird eingesetzt:
- –
Überstrom-Schutzeinrichtungen,
- –
Differenzstrom-Schutzeinrichtungen,
- –
fehlerspannungsempfindliche Schutzeinrichtungen.
- c.2
Überprüfung der Sicherheitskurve
Die Ansprechzeit der Schutzeinrichtung darf nicht die Zeit überschreiten, die für unbeeinflusste Berührungsspannungen in der Sicherheitskurve bestimmt ist.
Die in Absatz 1 erwähnte Bedingung ist erfüllt, sofern folgender Formel entsprochen wird:
Ia ≤ Uo/Zs
Dabei ist:
Ia in A: Ansprechstrom der Schutzeinrichtung innerhalb der Zeit, die in der Sicherheitskurve wie in Abschnitt 2.4.1 Tabelle 2.4 bestimmt angegeben ist,
Uo in V: Spannung des Netzes gegenüber Erde,
Zs in Ω: Fehlerschleifenimpedanz.
Bei Einsatz von Differenzstrom-Schutzeinrichtungen als automatische Abschaltung der Stromversorgung ist die in Absatz 1 erwähnte Bedingung erfüllt, sofern folgender Formel entsprochen wird:
I∆n × RE ≤ UL
Dabei ist:
RE in Ω: Erdungswiderstand des Erders der Körper der elektrischen Anlage,
UL in V: vereinbarter absoluter Grenzwert der Berührungsspannung wie in Abschnitt 2.4.1 Tabelle 2.3 bestimmt,
I∆n in A: Bemessungsansprech-Differenzstrom der Schutzeinrichtung.
Der Bemessungsansprech-Differenzstrom I∆n und der Erdungswiderstand des Erders RE werden festgelegt:
- –
in Unterabschnitt 4.2.3.2 , Unterabschnitt 4.2.4.3 Buchstabe b und Unterabschnitt 4.2.4.4 Buchstabe e für hauswirtschaftliche Anlagen und gemeinschaftliche Teile einer Wohnanlage,
- –
in Unterabschnitt 4.2.4.4 Buchstabe d für nicht hauswirtschaftliche Anlagen,
- –
in Teil 7 für Anlagen und Orte besonderer Art.
Bei Einsatz von Überstrom-Schutzeinrichtungen als automatische Abschaltung der Stromversorgung ist die in Absatz 1 erwähnte Bedingung erfüllt, sofern folgender Formel entsprochen wird:
Ia ≤ Uo/Zs
Dabei ist:
Ia in A: Ansprechstrom der Schutzeinrichtung innerhalb der Zeit, die in der Sicherheitskurve wie in Abschnitt 2.4.1 Tabelle 2.4 bestimmt angegeben ist,
Uo in V: Spannung des Netzes gegenüber Erde,
Zs in Ω: Fehlerschleifenimpedanz.
- c.3
Installation von Differenzstrom-Schutzeinrichtungen
Körper, die durch dieselbe Differenzstrom-Schutzeinrichtung geschützt sind, sind mit demselben Erder verbunden.
Geerdete aktive Leiter sind nach Differenzstrom-Schutzeinrichtungen nicht mit Erde verbunden.
- c.4
Schutz des Neutralleiters
Ist im betrachteten Stromkreis keine Differenzstrom-Schutzeinrichtung vorhanden, ist außer in den in Unterabschnitt 4.4.4.4 erwähnten Sonderfällen Überstromüberwachung am Neutralleiter vorgesehen.
Diese Überstromüberwachung löst die Abschaltung der Stromversorgung einschließlich des Neutralleiters aus.
- d.
Schutzmaßnahmen in elektrischen Anlagen nach dem IT-System
- d.1
IT-System
Mindestens eine der folgenden Einrichtungen bzw. eines der folgenden Geräte wird eingesetzt:
- –
Überstrom-Schutzeinrichtungen,
- –
Differenzstrom-Schutzeinrichtungen,
- –
fehlerspannungsempfindliche Schutzeinrichtungen,
- –
permanente Isolationswächter, die mit einem System zur Lokalisierung von Isolationsfehlern verbunden sein können,
- –
Differenzstrom-Isolationswächter,
- –
Überwachungseinrichtungen, die mit einer Technologie ausgerüstet sind, die ein Überwachungsniveau gewährleistet, das dem von Isolationswächtern wie in den vierten und fünften Gedankenstrichen erwähnt mindestens gleichwertig ist.
Der Neutralleiter, falls vorhanden, ist unter denselben Bedingungen wie ein Außenleiter isoliert und verlegt.
Elektrische Betriebsmittel, die zwischen Außen- und Neutralleiter versorgt werden, müssen so gewählt werden, dass ihre Isolierung mindestens der Spannung zwischen Außenleitern entspricht.
- d.2
Maßnahmen bei Auftreten eines ersten Körper- oder Erdschlusses
Die automatische Abschaltung der Stromversorgung ist im Falle eines ersten vollkommenen Schlusses zwischen einem Außenleiter und einem Körper oder der Erde nicht vorgeschrieben, sofern folgender Formel entsprochen wird:
Id × RE ≤ UL
Dabei ist:
RE in Ω: Erdungswiderstand des Erders der Körper der elektrischen Anlage,
UL in V: vereinbarter absoluter Grenzwert der Berührungsspannung wie in Abschnitt 2.4.1 Tabelle 2.3 bestimmt,
Id in A: Fehlerstrom im Falle eines ersten vollkommenen Schlusses zwischen einem Außenleiter und einem Körper oder der Erde unter Berücksichtigung der Ableitströme und der Gesamterdungsimpedanz der elektrischen Anlage.
Ist die in Absatz 1 erwähnte Bedingung erfüllt, ist eine ständige Überwachung vorgesehen, um das Auftreten eines ersten Körper- oder Erdschlusses zu melden. Diese Überwachung wird gewährleistet durch:
- –
entweder permanente Isolationswächter
- –
oder Differenzstrom-Isolationswächter
- –
oder Überwachungseinrichtungen, die mit einer Technologie ausgerüstet sind, die ein Sicherheitsniveau gewährleistet, das dem der vorerwähnten Isolationswächter mindestens gleichwertig ist.
Dieses Gerät gibt ein Warnsignal aus, bis die erforderlichen Maßnahmen zur Suche eines ersten Körperoder Erdschlusses ergriffen werden. Sobald dieses Gerät einen solchen Fehler meldet, werden unverzüglich die erforderlichen Maßnahmen ergriffen, um dem Fehlerzustand abzuhelfen.
Absatz 2 ist nicht anwendbar auf elektrische Anlagen, deren Nennspannung höchstens dem in Abschnitt 2.4.1 Tabelle 2.3 erwähnten vereinbarten absoluten Grenzwert der Berührungsspannung entspricht.
Bei Hinzufügung eines Stromkreises in einer elektrischen Anlage nach dem IT-System, der über dieselbe Energiequelle versorgt wird, gelten die Vorschriften von Punkt d.2 für die gesamte elektrische Anlage.
Abbildungen 4.7 - IT-System (erster Körper- oder Erdschluss) bei Wechselstrom und Gleichstrom
- (1)
Körper
(2) Erder des Netzes (Rn)
(3) Impedanz
(4) Erder des Körpers (RE)
(5) Erster Körper- oder Erdschluss
(6) Ableitkapazität
(7) Permanenter Isolationswächter
- d.3
Maßnahmen bei zwei Körper- oder Erdschlüssen
Nach Auftreten eines ersten Körper- oder Erdschlusses lauten die Bedingungen für die automatische Abschaltung der Stromversorgung beim zweiten Körper- oder Erdschluss, der auf einem anderen aktiven Leiter auftritt, wie folgt:
- a)
Wenn Körper durch einen Schutzleiter miteinander verbunden und zusammen geerdet sind (siehe Abbildungen 4.8 ), sind die Bedingungen in Bezug auf TN-Systeme anwendbar. Sofern der Neutralleiter im IT-System nicht verteilt ist und unter der Annahme, dass die Impedanzen der Stromkreise mit jeweils einem Körper- oder Erdschluss gleich sind, wird folgender Formel entsprochen:
- b)
Ia ≤ U/(2 x Zs)
Sofern der Neutralleiter im IT-System verteilt ist und unter der Annahme, dass die Impedanzen der Stromkreise mit jeweils einem Körper- oder Erdschluss gleich sind, wird folgender Formel entsprochen: c) Ia ≤ U /(2 x Z's)
Dabei ist:
Ia in A: Ansprechstrom der Schutzeinrichtung innerhalb der Zeit, die in der Sicherheitskurve wie in Abschnitt 2.4.1 Tabelle 2.4 bestimmt angegeben ist,
U in V: Spannung zwischen Außenleitern,
- –
Uo in V: Spannung zwischen Außenleiter und Neutralleiter,
- –
Zs in Ω: Impedanz des Stromkreises mit einem Isolationsfehler (Außenleiter und Schutzleiter des Stromkreises),
Z's in Ω: Impedanz des Stromkreises mit einem Isolationsfehler (Neutralleiter und Schutzleiter des Stromkreises).
- b)
Wenn Körper entweder individuell oder in Gruppen oder zusammen geerdet sind (siehe Abbildungen 4.9 ), sind die Bedingungen in Bezug auf TT-Systeme anwendbar.
Bei Einsatz von Differenzstrom-Schutzeinrichtungen als automatische Abschaltung der Stromversorgung wird folgender Formel entsprochen:
I∆n x RE ≤ UL
Dabei ist:
RE in Ω: Erdungswiderstand des Erders der Körper der elektrischen Anlage,
UL in V: vereinbarter absoluter Grenzwert der Berührungsspannung wie in Abschnitt 2.4.1 Tabelle 2.3 bestimmt,
I∆n in A: Bemessungsansprech-Differenzstrom der Schutzeinrichtung.
Der Bemessungsansprech-Differenzstrom I∆n und der Erdungswiderstand des Erders RE werden festgelegt:
- –
in Unterabschnitt 4.2.3.2 , Unterabschnitt 4.2.4.3 Buchstabe b und Unterabschnitt 4.2.4.4 Buchstabe e für hauswirtschaftliche Anlagen und gemeinschaftliche Teile einer Wohnanlage,
- –
in Unterabschnitt 4.2.4.4 Buchstabe d für nicht hauswirtschaftliche Anlagen,
- –
in Teil 7 für Anlagen und Orte besonderer Art.
Bei Einsatz von Überstrom-Schutzeinrichtungen als automatische Abschaltung der Stromversorgung wird folgender Formel entsprochen:
Ia ≤ Uo/Zs
Dabei ist:
Ia in A: Ansprechstrom der Schutzeinrichtung innerhalb der Zeit, die in der Sicherheitskurve wie in Abschnitt 2.4.1 Tabelle 2.4 bestimmt angegeben ist,
Uo in V: Spannung des Netzes gegenüber Erde,
Zs in Ω: Fehlerschleifenimpedanz.
Abbildungen 4.8 - IT-System (zwei gleichzeitige Körper- oder Erdschlüsse mit miteinander verbundenen Körpern) bei Wechselstrom und Gleichstrom
- (1)
Körper (2) Erder des Netzes (Rn) (3) Impedanz (installiert oder nicht) (4) Erder des Körpers (RE) (5) Erster Körper- oder Erdschluss (6) Zweiter Körper- oder Erdschluss (7) Permanenter Isolationswächter
Abbildungen 4.9 - IT-System (zwei gleichzeitige Körper- oder Erdschlüsse mit nicht miteinander verbundenen Körpern) bei Wechselstrom und Gleichstrom
- (1)
Körper
(2) Erder des Netzes (Rn)
(3) Impedanz (installiert oder nicht)
(4) Erder des Körpers (RE)
(5) Erster Körper- oder Erdschluss
(6) Zweiter Körper- oder Erdschluss
(7) Permanenter Isolationswächter
Die Abbildungen 4.8 und 4.9 gelten gleichermaßen für das IT-System, unabhängig davon, ob es von der Erde isoliert oder über eine Impedanz mit der Erde verbunden ist.
e . Übergangsbestimmungen
In Abweichung von den Punkten b.3 und d.2 kann Unterabschnitt 6.5.8.2 Nr. 5 auf Projekte oder Arbeiten angewendet werden, deren Ausführung vor Ort vor Inkrafttreten von Unterabschnitt 6.5.8.2 Nr. 5 begonnen hat, vorausgesetzt, dass die Konformitätsprüfung vor Ingebrauchnahme ab Inkrafttreten von Unterabschnitt 6.5.8.2 Nr. 5 erfolgt. Die mit der Konformitätsprüfung vor Ingebrauchnahme beauftragte zugelassene Stelle wird vom Beantrager der Prüfung von der Anwendung von Unterabschnitt 6.5.8.2 Nr. 5 in Kenntnis gesetzt. Die zugelassene Stelle vermerkt die Anwendung von Unterabschnitt 6.5.8.2 Nr. 5 im Kontrollbericht."