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Erdungsmessungen
 

 

Erdungsmessungen in Unterwerken, dezentralen Umrichterwerken und dezentralen Umformerwerken

 

Grundlagen

Zum Schutz gegen Gefährdungsspannungen - vor allem im Fehlerfall - sind alle leitfähigen Betriebsmittel, die nicht zu den Betriebsstromkreisen gehören, in ausgedehnten Hochspannungsanlagen über einen Ring- und/oder Maschenerder geerdet. Die im ungünstigsten Fall an diesen Betriebsmitteln auftretenden Berührungsspannungen sind gemäß HD 637 (deutsche Fassung: DIN VDE 0101) über ein geeignetes Verfahren nachzuweisen und mit dem zulässigen Grenzwert zu vergleichen. Der Nachweis kann durch Messungen, z.B. anlässlich der Inbetriebnahme, erfolgen. Geeignete Messverfahren werden in der o.g. Norm informativ angegeben.

Während des Betriebes muss die Funktion der Erdungsanlage regelmäßig verifiziert werden. Fristen und Verfahren lassen die aktuellen Fassungen der DIN VDE 0101 bzw. DIN VDE 0105 allerdings weitgehend offen. Letztlich muss der Betreiber der Anlagen hierzu Festlegungen treffen. Eine sinnvolle Möglichkeit sind wiederkehrende Erdungsmessungen, wie sie insbesondere im Bereich der deutschen Landesenergieversorgung praktiziert werden, weil nur hiermit Fehler in Erdungsanlagen systematisch erkannt werden können.

In der Regel wird die maximale Berührungsspannung im Falle eines Kurzschlusses, bei dem näherungsweise der Eintritt des (berechneten) Kurzschlussstromes Ik“ erwartet werden kann, auftreten. Der Nachweis erfolgt dergestalt, dass in Kenntnis eines über die Erdungsanlage fließenden Stromes die durch einen Menschen abgreifbare Spannung zwischen Betriebsmittel und Standort (Erde) gemessen und der hier ermittelte Messwert linear auf den maximalen Kurzschlussstrom hochgerechnet wird, um die maximale Berührungsspannung zu erhalten.

In Anlagen, bei denen die Erdungsanlage definitionsgemäß auch von Betriebsströmen durchflossen wird, kann auf das relativ aufwändige, in der DIN VDE 0101 vorgeschlagene Verfahren der Fremdstromeinspeisung über eine geerdete Freileitung verzichtet werden, sofern die über die Erdungsanlage eintretenden Betriebsströme messbar sind. Im Falle der Unter- und dezentralen Umrichter- und Umformerwerke der Deutschen Bahn ist diese Voraussetzung gegeben, da an der Rückleitersammelschiene Gleis- und Erderanschlüsse getrennt angeordnet und die entsprechenden Stromanteile über Stromwandler separat zu messen sind.

Messung

Es sind folgende Werte zu erfassen:
  • Erdungsspannung UE (Potentialdifferenz zwischen der Rückleitersammelschiene im Werk und einer in hinreichender Entfernung zum Werk ausgebrachten Bezugserdsonde
  • Erdrückstrom IE an der Rückleitersammelschiene
  • Summenstrom IΣ an der Rückleitersammelschiene
  • Berührungsspannung UB an ausgewählten Betriebsmitteln
  • Spezifischer Erdwiderstand ρE in der Umgebung des Werkes
Die Messgröße 5 wird mit einer Erdungsmessbrücke gemessen, für die Messgrößen 1..4 wird eine Messschaltung entsprechend nachfolgendem Bild aufgebaut:


Abbildung 1

Die Messgrößen 1..3 werden über etwa eine Stunde aufgezeichnet. Während dieser Zeit werden die Berührungsspannungsmessungen an 20..30 Betriebsmitteln ausgeführt. Im Ergebnis erhält man eine auf den Kurzschlussstrom Ik“ bezogene Grenzfehlerkurve für die Berührungsspannung


Abbildung 2

sowie Werte für die Erdungsimpedanz des Werkes ZE und die Rückleiterimpedanz ZRL.

Randbedingungen

Die Messungen müssen unter normalen Betriebsbedingungen ausgeführt werden, Abschaltungen sind nicht erforderlich.
 
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