COMPANO 100: Prüfungen an Erdungssystemen (Anwendungsbeispiele)

Dieses Kapitel enthält Beispiele für die Durchführung von Prüfungen an Erdungssystemen.

Funktionsprüfung des Erdungssystems

Mit dem Erdungssystem innerhalb des eingezäunten Bereiches einer Anlage sind hunderte von Betriebsmitteln, Zaunpfosten, Leitungsmasten und anderen metallenen Objekten verbunden. Jedes dieser Objekte muss eine korrekte Verbindung zum Erdungssystem aufweisen, welche nach der Errichtung, bei der Inbetriebnahme, nach Änderungen oder im Rahmen von späteren routinemäßigen Prüfungen verifiziert werden muss, um sicherzustellen, dass keine dieser Verbindungen korrodiert oder anderweitig beschädigt ist. Die Folgen einer Unterlassung dieser Prüfungen können fatal sein. Eine korrodierte Erdungsverbindung kann im Fall eines Erdschlusses dazu führen, dass der Fehlerstrom nicht auf direktem Weg zur Anlagenerde zurück fließt.

Idealerweise beziehen sich alle Erdungsverbindungen auf einen einzigen intakten Erdungspunkt. Die erste Aufgabe ist, einen solchen intakten Erdungspunkt zu finden. Suchen Sie hierzu drei beliebige Erdungspunkte aus, beispielsweise geerdete metallene Strukturen, und messen Sie diese mit dem Anwendungsmodul Mikroohm des COMAPNO 100 (siehe nachfolgende Abbildung).

Die Punkte sollten alle einen gewissen Abstand zum COMPANO 100-Prüfgerät aufweisen. Die von OMICRON mitgelieferten Erdungspakete beinhalten 10 m lange Messleitungen. Wir empfehlen also einen Abstand von 20 m.

Geeignete Einstellungen sind ein Prüfstrom von 100 A und eine maximale Zeit von 1 Sekunde im 100 mV-Bereich.

Die von OMICRON mitgelieferten Erdungspakete beinhalten drei Sätze mit 10 m langen Messleitungen. Falls eine Prüfung mit einem höheren Strom nicht möglich ist, versuchen Sie, für die Einspeisung (markiert mit I) zwei Messleitungen parallel zu schalten und eine Messleitung für die Messung zu verwenden (markiert mit V). Hierdurch wird die Verlustleistung in den Leitungen reduziert.
Sollte der Widerstand dann immer noch zu hoch sein, verwenden Sie den optionalen 6‑m-Hochstromkabelsatz (P0006213) oder wenden sich an den Support von OMICRON (→ Support) für einen benutzerspezifisch angefertigten Kabelsatz.

Führen Sie jede dieser drei Messungen als 4-Leitermessung durch. Nehmen Sie die Spannungsmessung (Spannungseingang IN1) so nahe wie möglich am Erdungsnetz (also so weit unten wie möglich) und die Stromeinspeisung an einer weiter oben gelegenen Stelle der Konstruktion vor (siehe nachfolgende Abbildung).

Addieren Sie für jede der Strukturen die beiden Messergebnisse, also beispielsweise für Struktur 2 die Ergebnisse R12 und R23. Benutzen Sie die Struktur mit der kleinsten Summe als Referenzpunkt für die Anlage.

Natürlich kann man in die Suche nach dem perfekten Referenzpunkt auch wesentlich mehr Aufwand investieren, allerdings sollte in einer Anlage, welche sich in einem korrekten Zustand befindet, generell jeder Punkt als Referenzpunkt geeignet sein. Bei Verwendung dieses Punktes als Referenzpunkt sind gleichzeitig auch alle anderen Erdungsverbindungen und Erdungspunkte (Erdungsbolzen) in der Umgebung des Referenzpunktes geprüft und dokumentiert.

Für die Prüfung der anderen Erdungspunkte sollte die Spannungsmessung (an Spannungseingang IN1) nicht so nahe wie möglich am Erdungsnetz stattfinden, sondern stattdessen am Prüfpunkt selbst.

In unserem Beispiel besitzt Struktur 7 einen Erdungsbolzen. Dieser kann möglicherweise zur Erdung von Anlagenteilen verwendet werden. Für diesen Fall muss der Bolzen also zum Schutz des Personals eine korrekte Verbindung zum Erdungsnetz aufweisen. Schließen Sie daher den Referenzpunkt für die Messung direkt an diesen Bolzen an. Der Strom- und der Spannungspfad müssen natürlich trotzdem getrennt bleiben.

Für den Anschluss an Erdungsbolzen kann eine Kelvin-Klemme hilfreich sein, für den Anschluss an Einschraubgewinde eine Kelvin-Schraube. Sowohl die Kelvin-Klemme als auch die Kelvin-Schraube gewährleisten eine saubere Trennung von Strom- und Spannungspfad und somit eine korrekte 4-Leitermessung.

Bei größeren Anlagen kann mehr als ein Referenzpunkt erforderlich sein. In solchen Fällen kann die Prozedur zum Finden eines geeigneten Referenzpunktes wiederholt werden. Vor Beginn der zweiten Messserie muss der Widerstand zwischen den verschiedenen Referenzpunkten gemessen und sorgfältig dokumentiert werden.

Messungen an Erdungssystemen

Weitere Informationen hierzu finden Sie in den Beschreibungen der entsprechenden Anwendungsmodule:

Reduktionsfaktor

Ein typisches Beispiel für Stromreduktion bietet das Erdungssystem eines Hochspannungsmasts. Besitzt ein solcher Mast ein Erdseil, fließt nur ein Teil des in das Erdungssystem eingespeisten Stromes (Igesamt) tatsächlich durch das lokale Erdungssystem (Ilokal). Der andere Teil des Stromes (Ifern) fließt über die Erde zu den anderen Masten der Leitung und über das Erdseil zurück. Der durch das lokale Erdungssystem fließende Strom wird also um diesen Anteil des Stromes reduziert.

Das Verhältnis zwischen dem durch das lokale Erdungssystem fließenden Strom (Ilokal) und dem eingespeisten Gesamtstrom (Igesamt) ist der Stromreduktionsfaktor.

Mit Hilfe einer Rogowski-Spule kann der über die Mastfüße fließende Strom gemessen werden. Diese Messung kann mit dem COMPANO 100 Fuß für Fuß vorgenommen werden. Das Prüfgerät COMPANO 100 berechnet dann automatisch den resultierenden Stromreduktionsfaktor. Daher ist es erforderlich, die Position der Rogowski-Spule bezogen auf den Einspeisepunkt (oberhalb oder unterhalb) anzugeben. Nähere Informationen hierzu finden Sie unter Reduktionsfaktor.

Ein weiteres Beispiel wäre eine am Mast montierte Verteilerstation, wie sie in der nachstehenden Abbildung gezeigt ist. In diesem Fall wird ein Teil des eingespeisten Stromes durch das lokale Erdungssystem (Ilokal) fließen. Ein anderer Teil fließt über entfernte Erdungssysteme (beispielsweise von Gebäuden) und die PEN-Leiter von Niederspannungskabeln zur Verteilerstation zurück.

Der durch die PEN-Leiter der Kabel fließende Strom kann mit Hilfe einer Rogowski-Spule gemessen werden. Die Ströme in den Phasen heben sich mit Ausnahme des durch das entfernte Erdungssystem fließenden Stromes auf. Diese Messung kann mit dem COMPANO 100 Kabel für Kabel vorgenommen werden. Es empfiehlt sich, falls möglich mehrere Kabel auf einmal zu messen, um den Einfluss des Messfehlers der Rogowski-Spule zu reduzieren. Für einen solchen Anwendungsfall muss die Stromrichtung in der Bildschirmmaske Reduktionsfaktor auf Reduktion gestellt werden. Nähere Informationen hierzu finden Sie unter Reduktionsfaktor.

Besitzt der Mast, an dem die Verteilstation montiert ist, ein Erdseil, so muss auch dieser Strom gemessen werden. Auch er reduziert den durch das lokale Erdungssystem fließenden Strom.


		WARNUNG
		Eine Missachtung der entsprechenden Sicherheitshinweise kann zu schweren Verletzungen bis hin zum Tod führen. An den Ausgängen I OUT oder V OUT können jederzeit unerwartet hohe Spannungen auftreten. Die Ausgangsspannung des Prüfgerätes COMPANO 100 liegt in voller Höhe am Hilfserder an. Betätigen Sie immer zuerst den Not-Aus-Schalter, bevor Sie an diesen Anschlüssen arbeiten. Postieren Sie vor dem Aktivieren des Ausgangs in der Nähe des Hilfserders einen Wächter, der sicherstellt, dass keine anderen Personen dem Hilfserder zu nahe kommen oder diesen gar aus der Erde ziehen.