Grundlagen der Erdung und Schutzleiter in Elektroanlagen

Zweck der Erdung

Die Erdung wird primär zur Begrenzung der Spannung gegenüber der Erde an metallischen Massen eingesetzt. Sie dient dem Schutz sowie der Beseitigung oder Verringerung von Risiken, die durch Fehler in elektrischen Geräten entstehen können.

Definition der Erdung

Die Erdung ist die direkte elektrische Verbindung eines Teils eines Stromkreises oder eines leitfähigen Teils mit der Erde, ohne Sicherungen oder Schutzvorrichtungen. Dies geschieht über eine Elektrode oder eine Gruppe von Elektroden, die im Boden vergraben sind. Durch die Installation der Erdung wird in Gebäuden und auf Grundstücken erreicht, dass keine gefährlichen Potentialunterschiede auftreten und der Durchgang von Erdschlussströmen oder atmosphärischen Entladungen ermöglicht wird.

Erdungsanschlüsse und Komponenten

Erdungsanschlüsse können aus Schutzgründen oder aus funktionalen Gründen einzeln oder kombiniert verwendet werden, entsprechend den Anforderungen der Anlage.

Bestandteile der Erdungsanlage

• Schutzleiter: Leiter zur Verbindung der Massen.
• Hauptpotentialausgleichsleiter: Verbindung zur Haupterdungsschiene.
• Erdungsleiter: Verbindung zwischen Elektrode und Erdungsklemme.
• Zusätzliche Potentialausgleichsleiter: Zur Erhöhung der Sicherheit.
• Haupterdungsklemme: Zentraler Anschlusspunkt.
• Masse: Leitfähige Teile der elektrischen Betriebsmittel.
• Erdungselektroden: Stäbe, Rohre, Platten, blanke Leiter oder im Beton eingebetteter Bewehrungsstahl (außer Spannbeton).

Erdungsklemmen und Messung

Während der Installation muss eine Haupterdungsklemme vorhanden sein, die folgende Leiter aufnimmt: den Erdungsleiter, den Schutzleiter, die Hauptpotentialausgleichsleitungen und ggf. den Funktionserdungsleiter. An einer zugänglichen Stelle muss eine Vorrichtung vorhanden sein, um den Erdungswiderstand zu messen. Diese Trennstelle muss mechanisch sicher und abnehmbar sein, um die elektrische Kontinuität im Normalbetrieb zu gewährleisten.

Schutzleiter

Schutzleiter dienen dazu, die Massen einer Anlage elektrisch mit bestimmten Elementen zu verbinden, um den Schutz bei indirektem Berühren zu gewährleisten (z. B. Verbindung zum Neutralleiter oder einem Schutzrelais).

Schutzerdung in verschiedenen Netzsystemen

Für Schutzmaßnahmen in TN-, TT- und IT-Systemen gelten die entsprechenden Normen (z. B. ITC-BT 24). Bei der Verwendung von Überstrom-Schutzeinrichtungen zum Schutz gegen elektrischen Schlag ist die Einbeziehung des Schutzleiters in derselben Leitung wie die aktiven Leiter oder in deren unmittelbarer Umgebung obligatorisch.

Erdung für Spannungssteuergeräte

Die Verbindung zu dieser Erdung sollte isoliert sein, um Kontakt mit dem Schutzleiter oder anderen verbundenen Teilen zu vermeiden. Der Schutzleiter muss mit den Einrichtungen verbunden sein, deren Stromzufuhr unterbrochen werden kann, wenn die Schutzeinrichtung im Fehlerfall auslöst.

Funktionserdung und kombinierte Erdung

Die Funktionserdung stellt das ordnungsgemäße Funktionieren der Anlagen sowie eine reibungslose und zuverlässige Installation sicher. Wenn die Erdung sowohl Schutz- als auch Funktionszwecken dient, haben die Maßnahmen für den Schutz Vorrang.

Anforderungen an PEN-Leiter (CPN)

• In TN-Systemen können bei fest installierten Anlagen die Funktionen von Schutz- und Neutralleiter in einem Leiter (PEN) kombiniert werden, sofern der Querschnitt mindestens 10 mm² Kupfer oder 16 mm² Aluminium beträgt.
• In bestimmten Fällen kann der Mindestquerschnitt eines PEN-Leiters auf 4 mm² reduziert werden.
• PEN-Leiter müssen für die höchste auftretende Spannung isoliert sein, um Leckströme zu vermeiden.
• Der PEN-Leiter muss an der Klemme oder Schiene für den Schutzleiter angeschlossen werden.

Potentialausgleichsleiter

Die Hauptleiter für den Potentialausgleich müssen einen Querschnitt von mindestens der Hälfte des größten Schutzleiters der Anlage haben, mindestens jedoch 6 mm². Bei Kupfer kann dieser Wert unter bestimmten Bedingungen auf 2,5 mm² reduziert werden.

Widerstand der Erdungsanlage

Die Elektrode muss so dimensioniert sein, dass der Erdungswiderstand unter allen vorhersehbaren Umständen die zulässigen Werte nicht überschreitet. Der Widerstand muss so gering sein, dass an den Massen keine gefährlichen Berührungsspannungen auftreten: maximal 24 V in feuchten Umgebungen oder 50 V in trockenen Umgebungen.

Separate Erdung und Trennung der Massen

Erdungen gelten als unabhängig, wenn ein Erdschlussstrom in einer Anlage die Spannung der anderen Anlage nicht über 50 V anhebt. Es muss sichergestellt werden, dass die Massen der Verbraucheranlage und die Massen der Transformatorenstation so geerdet sind, dass bei einem Fehler in der Station keine gefährlichen Spannungen auf die Massen der Verbraucheranlage verschleppt werden.

Prüfung der Erdungsanlage

Die Überprüfung der Erdungsanlage durch den Ersteller oder einen autorisierten Installateur ist zwingend erforderlich, um die Sicherheit und Funktionalität zu bestätigen.