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Warum ist ein Erdschlussschutz erforderlich?

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Oct 16, 2023

Der Erdschlussschutz von elektrischen Anlagen ist unerlässlich, um die Sicherheit von Personal und Geräten zu gewährleisten und die Systeme entsprechend der von ihnen bedienten Lasten zuverlässig zu warten. Erdung, Potentialausgleich und Erdschlussschutz sind unerlässlich, um die Gefahr von Stromschlägen für Personen während eines Erdschlusses zu verringern, z. B. wenn die Isolierung eines stromführenden Leiters versagt oder versehentlich ein Erdschluss auftritt. Der Erdschlussschutz ermöglicht die zuverlässige Aufrechterhaltung eines elektrischen Systems, das den Anforderungen/Lasten, denen es dient, entspricht, und die schnelle und idealerweise selektive Isolierung unerwünschter Fehlerzustände.

Ein Erdschluss tritt auf, wenn ein Leiter mit einer anderen Spannung als der Erdbezugsspannung mit einem anderen leitfähigen Material, das mit der Erde verbunden ist, in Kontakt kommt. Je nach Art des installierten Erdungssystems kann dies zu vorübergehenden oder anhaltenden Überspannungen, Unterspannungen und unerwünschten Fehlerströmen zwischen einzelnen Leitungen und Erde führen. Wenn sie nicht isoliert werden, können diese Fehler Personen und Anlagen schädigen oder sich sogar zu Fehlern höherer Größenordnung ausweiten.

Nicht geerdete Systeme arbeiten ohne Verbindung zur Erde. Gemäß den Vorschriften müssen nicht stromführende, leitfähige Materialien, die elektrische Leiter oder Geräte umschließen oder Teil solcher Geräte sind, so mit der Erde verbunden sein, dass die durch Blitzschlag oder unbeabsichtigten Kontakt mit Leitungen höherer Spannung verursachte Spannung und die Spannung gegen Erde auf diesen Materialien begrenzt wird.

Ungeerdete Systeme sind zwar derzeit weniger verbreitet, bieten aber folgende Vorteile:

  • Geringer Erdschlussstrom zwischen den Leitungen, da der Erdschlussstrom vom kapazitiven Strom abhängt, der durch die Kapazität der Netzphase zur Erde zurückfließt.
  • Keine Blitzgefahr für das Personal bei einem zufällig auftretenden ersten Erdschluss.
  • Fortgesetzter Prozessbetrieb beim ersten Auftreten eines Leitungserdschlusses.

Trotz dieser Vorteile kann ein ungeerdetes System dem Personal die Ortung von Leitungserdungsfehlern erschweren. Außerdem wird das Personal bei der Wartung gefährdet und die transiente Überspannung lässt sich kaum kontrollieren.

Fest geerdete elektrische Systeme haben einen geerdeten Leiter, der über einen Erdungselektrodenleiter mit der Erde verbunden ist, ohne dass absichtlich eine zusätzliche Impedanz in den Stromkreis eingebracht wird.

Fest geerdete Systeme sind die am weitesten verbreitete Art von Systemen und bieten die folgenden Vorteile

  • Versorgung der netzneutralen Lasten.
  • Gewährleistet, dass ein Erdschluss in einer Phase die Spannung der beiden anderen Phasen nicht nennenswert ansteigen lässt.
  • Keine Möglichkeit einer transienten Überspannung.

Neben diesen Vorteilen gibt es aber auch einige Nachteile, darunter:

  • Hoher Schweregrad der Lichtbogengefährdung.
  • Hohe Fehlerstromwerte.
  • Hohe Wahrscheinlichkeit, dass ein einphasiger Fehler zu einem dreiphasigen Fehler wird.

Beim Erdschlussschutz für fest geerdete und impedanzgeerdete Systeme werden im Allgemeinen strombasierte Erkennungssysteme eingesetzt, wobei die bevorzugte Form der Erdstrommessung in jedem System von der erwarteten Größe des Erdschlussstroms abhängt. Jedes System kann eine Restfehlererkennung wie Fehlerstromschutzschalter, eine Erdschlusserkennung oder eine Kerngleichgewichtserkennung verwenden; letztere kann jedoch für fest geerdete Systeme übermäßig empfindlich sein.

Ein Erdschlussschutz ist daher von entscheidender Bedeutung, da Erdschlüsse die am häufigsten auftretende Fehlerart sind. Ein Erdschluss tritt auf, wenn eine unerwünschte Verbindung zwischen den ungeerdeten Systemleitern und der Erde besteht. Diese Art von Fehler kann unbemerkt bleiben und sich möglicherweise zu einem höheren Fehlerstrom ausbreiten oder mit der Zeit zu einer Beschädigung der Geräte führen. Unentdeckte Erdungsfehler können ein Sicherheitsrisiko für das Personal darstellen, das von Fehlfunktionen der Geräte bis hin zu Bränden und Stromschlägen reichen kann.

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