03.01.22
Erdungsmessung und Erdungsprüfung
Warum wird eine Erdungsmessung gemacht? // Was ist der Erdungswiderstand? // Wie wird der Erdungswiderstand gemessen?
Warum wird eine Erdungsmessung gemacht?
Aus Sicherheitsgründen schreiben nationale und internationale Normen wie z.B. DIN VDE 0100 eine Schutzerdung vor. Der Anschluss und der Einbau der Schutzerde hängen vom Gelände und vom jeweiligen spezifischen Erdwiderstand ab.
Durch die Messung des Erdungswiderstandes kann man die Wirksamkeit des Fundamenterders nachweisen. Außerdem zählt sie zu den grundlegendsten Prüfungen einer Neuanlage. Sie dient der Sicherstellung, dass der Widerstand der Erdelektrode ausreichend klein ist, damit im Fehlerfall keine gefährliche Spannung an berührbaren Teilen der Anlage oder von Geräten mit Verbindung zur Erde anliegt. Böden mit niedrigen Erdwiderständen wirken meist korrodierend auf den Leiter, ein regelmäßige Überprüfung der Erdwiderstandes ist deshalb zu empfehlen.
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Was ist der Erdungswiderstand?
Als Erdungswiderstand wird der elektrische Widerstand, zwischen den Anschlussklemmen eines Erders (Erderelektrode) und dem Erdreich bezeichnet.
Der Erdungswiderstand setzt sich aus mehreren Einzelwiderständen zusammen:
- Widerstand der Anschlussleitungen und der Verbindungselemente
- Widerstand des Erders, d.h. der metallischen Erderelektrode
- Übergangswiderstand des Erders zur umgebenden Erde
- Ausbreitungswiderstand des Bodens in der Nähe der Erderelektrode
Der Übergangswiderstand des Erders zur umgebenden Erde hängt weniger vom Querschnitt als von der Oberfläche der Erderelektrode ab. Der Hauptanteil des Erdungswiderstand wird durch den spezifischen Erdwiderstand des Bodens in der Nähe der Erderelektrode verursacht. Dieser „spezifische Erdwiderstand“ kann mittels Messung nach der Wenner oder Schlumberger Methode ermittelt werden. Die Höhe des spezifischen Erdwiderstandes ist von mehreren Faktoren abhängig. Neben der Bodenart haben auch die Dichte des Bodens und Unterschiede im Feuchtegehalt Einfluss auf den spezifischen Erdwiderstand.
Wie wird der Erdungswiderstand gemessen?
Erdungsmessung nach dem Strom-/Spannungsverfahren
- Es werden zwei Hilfselektroden (Hilfserder und Sonde) gesetzt
- Der Messstrom fließt vom Erder (E) über einem Hilfserder (H)
- Die Spannung wird zwischen Erder und Sonde (S) gemessen
- Der Widerstandswert wird aus diesen beiden Werten ermittelt
- Messgeräte müssen EN 61557-5, DIN VDE 0413-5 entsprechen
- Der Messstrom muss ein Wechselstrom sein
- Die Frequenz des Messstromes wird so gewählt, dass diese NICHT dem Vielfachen der technischen Frequenzen entspricht: 16,67 Hz, 50 Hz, 60 Hz, 400 Hz Mehr
RE=U/I
Welche Messverfahren zur Erdungsmessung gibt es?
3-Leiter-Erdungsmessung
Die 3-Leiter-Erdungmessung ist wohl die klassische Methode der Erdungsmessung und basiert auf der Strom-Spannungsmessung nach Wenner. Man benötigt für diese lediglich einen Hilfserder und eine Sonde. Mit dem Hilfserder wird dann ein Messstrom ins Erdreich eingespeist und mit der Sonde das 0V-Bezugspotential festgelegt. Bei dieser Variante der Messung ist vor allem auf die korrekte Ausrichtung des Hilfserders und der Sonde in Bezug auf den Haupterder Acht zu geben. Zu empfehlen ist hierbei eine gerade Linie, wobei die Sonde einen Abstand von 62% der Gesamtstrecke zum Haupterder hat.
4-Leiter-Erdungsmessung
Bei sehr kleinen Widerständen, welche zu messen sind, empfiehlt sich die 4-Leiter-Erdungsmessung. Mit ihr erreicht man eine deutlich größere Genauigkeit als bei der 3-Leiter-Erdungsmessung, außerdem muss bei dieser der Widerstand der Messleitungen nicht berücksichtigt werden
Selektive Erdungsmessung mit einer Stromzange
Diese Art der Messung empfiehlt sich vor allem wenn mehrere parallele Erdungskreise vorliegen. Mit Hilfe einer Stromzange kann von jedem Erdungskreis einzeln der Ableitstrom gemessen werden, ohne dass sich diese Gegenseitig beeinflussen. Dies bringt eine deutliche Zeitersparnis. Bei im Betrieb befindlichen Anlagen hat dies zudem den Vorteil, dass keine Gefährdung des Prüfers ausgeht, da er keinen Erdungskreis auftrennen muss.
2-Leiter Erdungsmessung (City-Methode)
In Gebieten wo der Einsatz von erdspießen (z.B. Wohnsiedlungen) nicht möglich ist oder der Widerstand zwischen zwei Erdungssystemen gemessen werden soll, nutzt man die 2-Leiter-Erdungsmessung. Die Messung ist ähnlich der 3-Leiter-Erdungsmessung: durch die Messung eines vorhandenen Erders gegen einen unbekannten Erder, welcher zu messen ist.
Achtung: Das Messergebnis ist die Reihenschaltung des Anlagenerders (RA) und des EVU Erders (RB).
Erdungsmessung mit zwei Stromzangen (Erdschleifenmessung)
Die Erdungsprüfung mit zwei Stromzangen, auch spießlose Erdungsmessung oder Zangen-Erdungsmessung genannt, eignet sich zur Überprüfung von Blitzschutzsystemen. Für die Messung ist ein geschlossener Kreis erforderlich, somit ist ein Auftrennen der einzelnen Erder nicht nötig. Über eine der beiden Zangen wird eine Spannung in der Erdschleife induziert, wodurch ein Strom fließt. Dieser Strom wird mithilfe der zweiten Stromzange gemessen. Der Widerstandswert wird aus der induzierten Spannung und dem gemessenen Strom ermittelt.
RS= UIND/IZ
Messung des spezifischen Erdwiderstandes
Um den besten Punkt für die Erdung zu ermitteln, ist die Messung des spezifischen Erdwiderstandes sehr hilfreich. Dieser kann mit Hilfe von 2 unterschiedlichen Verfahren, je nach Situation und Messgerät, gemessen und berechnet werden.
Das Wenner-Verfahren wird benutzt, wenn die Abstände zwischen den vier Erdspießen identisch sind:
ρw=2×π×d×RS-ES
Beim Schlumberger-Verfahren ist der Abstand zwischen den beiden mittleren Erdspießen der Abstand A, währenddessen zwischen den beiden äußeren Erdspießen der Abstand 2d beträgt:
ρs=[π×(d2-A2/4)×RS-ES]/4
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03.01.22
Erdungsmessung und Erdungsprüfung
Warum wird eine Erdungsmessung gemacht? // Was ist der Erdungswiderstand? // Wie wird der Erdungswiderstand gemessen?
02.06.22
Prüfablaufplan nach DIN VDE 0100-600 (Erstprüfung) und DIN VDE 0100/0105 (Wiederholungsprüfung)
Ein Prüfablaufplan mit Erklärung der einzelnen Prüfschritte und Messungen.
Quellen
- Webseite: Gützold Elektrotechnik GmbH (Hrsg.) (23.04.2012), Wissenswertes über Frequenzumrichter, http://www.gützold.com/Downloads/Allgemeine_Informationen_zu_Danfoss_Produkten/Wissenswertes_ueber_Frequenzumrichter.pdf; Einsicht: 09.07.2012
- Skript: Kilthau, Andreas (2012); Netze und Anlagen – Vorlesungsskript DHBW Mannheim; DHBW Mannheim, Mannheim 2012
- Persönlich: Diekmann, Jürgen (2012); Embedded Systems – Vorlesung DHBW Mannheim; DHBW Mannheim, Mannheim 2012
- pdf: Siemens AG (Hrsg.) (2008); Wenn Zuverlässigkeit zählt: Drosseln und Filter für alle Branchen und Anwendungen; Siemens AG (Hrsg.), o.O. 2008; http://www.automation.siemens.com/cd-static/material/info/e2001-a920-p302-v1.pdf
- Buch: Institut für Elektro-Anlagen (1978); VEM-Handbuch Leistungselektronik; VEB Verlag Technik Berlin (Hrsg.), Berlin 1978
Buch: Nachnamen der/des Verfassenden, Initialen des/der Vornamen. (Jahr). Titel des Buches (Auflage). Verlag. - Bedienungsanleitung: A.Eberle GmbH & Co. KG (Hrsg.) (01/2010); Bedienungsanleitung PQ-Box 100, Power-Quality Auswertesoftware; A. Eberle GmbH & Co. KG (Hrsg.), Nürnberg 2010
- Software: A.Eberle GmbH & Co. KG (Hrsg.) (02/2010); About WinPQ mobil, Version 1.5.15; A. Eberle GmbH & Co. KG (Hrsg.), Nürnberg 2010
- Fachbericht: Elsen, H. (2002). Neologismen in der Jugendsprache. Muttersprache: Vierteljahresschrift für deutsche Sprache, 112(2), 136–154. https://doi.org/10.5282/ubm/epub.14557