Schutzabschaltung in Elektroinstallationen

Unter Schutzabschaltung versteht man eine schnelle, nicht länger als 200 ms dauernde, automatische Abschaltung aller Phasen des Verbrauchers oder eines Teils der elektrischen Leitungen von der Stromquelle, wenn die Isolierung beschädigt ist oder eine andere Notsituation vorliegt, die eine Person bedroht mit einem Stromschlag.

Automatische Schutzabschaltung der Stromversorgung – automatisches Öffnen des Stromkreises eines oder mehrerer Phasenleiter (und gegebenenfalls des neutralen Arbeitsleiters) zum Zwecke der elektrischen Sicherheit.

Bei elektrischen Anlagen mit einer Betriebsspannung bis 1000 Volt kann die Schutzabschaltung sowohl die einzige und wichtigste Schutzmaßnahme als auch eine Zusatzmaßnahme zu den Erdungs- und Neutralisationsnetzen sein.

Bezeichnung für Schutzabschaltung – Gewährleistung der elektrischen Sicherheit, die durch die Begrenzung der Zeit erreicht wird, in der eine Person gefährlichem Strom ausgesetzt ist.

Sichere Abschaltung – Hochgeschwindigkeitsschutz, der die automatische Abschaltung der Elektroinstallation bei Gefahr eines Stromschlags gewährleistet.Diese Gefahr kann auftreten, wenn:

• Kurzschluss einer Phase zum Körper elektrischer Geräte;

• mit einer Abnahme des Isolationswiderstands der Phasen gegenüber der Erde unter einen bestimmten Grenzwert;

• das Auftreten einer höheren Spannung im Netzwerk;

• Berühren eines spannungsführenden Teils, der spannungsführend ist.

In diesen Fällen ändern sich einige elektrische Parameter im Netzwerk: zum Beispiel die Gehäuse-Erde-Spannung, die Phase-Erde-Spannung, die Nullsystemspannung usw. Jeder dieser Parameter kann geändert werden, bzw. die Änderung bis zu einem bestimmten Grenzwert, bei dem die Gefahr einer Verletzung einer Person durch elektrischen Strom besteht, kann als Impuls dienen, der den Betrieb einer Schutz-Trenneinrichtung auslöst ist die automatische Abschaltung eines gefährlichen Abschnitts aus dem Netzwerk.

Bei aktuellen Geräten wird üblicherweise eine Schutzabschaltung von vier Arten von Elektroinstallationen angewendet:

• Mobile Anlagen mit isoliertem Neutralleiter (unter solchen Bedingungen ist der Aufbau einer vollwertigen Erdungseinrichtung grundsätzlich problematisch). Die Schutzabschaltung wird dann entweder zusammen mit der Erdung oder als eigenständige Schutzmaßnahme eingesetzt.

• Stationäre Anlagen mit isoliertem Neutralleiter (wo es notwendig ist, elektrische Maschinen zu schützen, mit denen Menschen arbeiten).

• Mobile und stationäre Anlagen mit einem Neutralleiter jeglicher Art, bei denen ein hohes Maß an Stromschlaggefahr besteht oder wenn die Anlage in einer explosionsgefährdeten Umgebung betrieben wird.

• Feste Installationen mit einem fest geerdeten Neutralleiter bieten bei einigen Hochleistungsverbrauchern und bei entfernten Verbrauchern, bei denen die Erdung zum Schutz nicht ausreicht oder als Schutzmaßnahme nicht ausreichend wirksam ist, keine ausreichende Multiplizität des Phasen-Erde-Stroms.

Verwenden Sie zur Umsetzung der Auslöseschutzfunktion spezielle Fehlerstromschutzschalter. Ihre Schemata können unterschiedlich sein, die Ausführungen hängen von den Eigenschaften der geschützten elektrischen Anlage, von der Art der Last, von der Art der Neutralleitererdung usw. ab.

Fehlerstromschutzschalter – eine Reihe einzelner Elemente, die auf eine Änderung eines beliebigen Parameters des Stromnetzes reagieren und ein Signal zum Ausschalten des Leistungsschalters geben. Der Fehlerstromschutzschalter kann je nach Parameter, auf den er reagiert, einem solchen zugeordnet werden Typ oder ein anderer, einschließlich der Arten von Geräten, die auf Rahmenspannung gegen Erde, Erdschlussstrom, Phase-Erde-Spannung, Nullsystemspannung, Nullsystemstrom, Betriebsstrom usw. reagieren.

Hier kann ein speziell angepasstes Schutzrelais eingesetzt werden, das genauso aufgebaut ist wie die hochempfindlichen Kontaktspannungsrelais, die im Versorgungskreis eines Magnetstarters, beispielsweise eines Elektromotors, enthalten sind.

Der Zweck einer Schutzabschaltung besteht darin, eine Reihe von Schutzmaßnahmen auf ein einzelnes Gerät oder einige seiner folgenden Typen anzuwenden:

• von einphasigen Erdschlüssen oder an elektrischen Geräten, die normalerweise spannungsfrei sind;

• durch unvollständige Kurzschlüsse, wenn die Verringerung der Isolierung einer der Phasen eine Verletzungsgefahr für eine Person darstellt;

• vor Verletzungen, wenn eine Person eine der Phasen des elektrischen Betriebsmittels berührt, wenn die Berührung im Schutzbereich des Geräts erfolgt.

Ein Beispiel hierfür ist ein einfacher Fehlerstromschutzschalter auf Basis eines Spannungsrelais. Die Relaisspule ist zwischen dem Gehäuse des geschützten Betriebsmittels und dem Erdungsschalter angeschlossen.

Unter Bedingungen, bei denen die Relaisspule einen Widerstand hat, der viel höher ist als der der Hilfserder außerhalb der Schutzerdungs-Spritzschutzzone, wird die Relaisspule K1 vom Gehäuse zur Erde mit Strom versorgt.

Im Moment der Notausschaltung des Gehäuses ist diese Spannung dann größer als die Relais-Auslösespannung und das Relais wird aktiviert, indem es den Leistungsschalter Q1 schließt oder durch Auslösung den Versorgungsstromkreis des Magnetstarters Q2 mit Strom versorgt.

Eine weitere Möglichkeit für eine einfache Fehlerstrom-Schutzeinrichtung für Elektroinstallationen ist Stromrelais (Überstromrelais). Seine Spule ist in der Unterbrechung des Nullungsdrahtes enthalten, daher öffnen die Kontakte den Stromkreis der magnetischen Starterspule auf die gleiche Weise, wenn der Stromkreis der Leistungsschalterspule geschlossen ist. Anstatt das Relais zu wickeln, kann man übrigens manchmal auch die Wicklung des Leistungsschalters als Überstromrelais verwenden.

Bei der Inbetriebnahme des Fehlerstrom-Schutzschalters ist eine Überprüfung verpflichtend: Es werden planmäßige Voll- und Teilprüfungen durchgeführt, um sicherzustellen, dass das Gerät zuverlässig funktioniert und es bei Bedarf zu Unterbrechungen kommt.

Alle drei Jahre wird eine vollständige geplante Inspektion durchgeführt, oft zusammen mit der Reparatur angeschlossener Stromkreise elektrischer Anlagen.Die Inspektion umfasst außerdem Isolationsprüfungen, Überprüfung der Schutzeinstellungen, Tests von Schutzeinrichtungen sowie eine allgemeine Inspektion des Geräts und aller Anschlüsse.

Teilinspektionen werden von Zeit zu Zeit je nach den spezifischen Bedingungen durchgeführt, umfassen jedoch: Isolationsinspektion, Generalinspektion, Betriebsschutzprüfungen. Funktioniert die Schutzeinrichtung nicht ganz richtig, erfolgt eine genauere Prüfung mit einem speziellen Algorithmus.

In unserer Zeit ist die Schutztrennung am weitesten verbreitet in Elektroinstallationen, die in Netzen mit einer Spannung von bis zu 1 kV mit geerdetem oder isoliertem Neutralleiter eingesetzt werden.

Elektrische Anlagen mit einer Spannung bis 1 kV in Wohn-, öffentlichen und Industriegebäuden sowie Außenanlagen müssen grundsätzlich aus einer Quelle mit fest geerdetem Neutralleiter gespeist werden mit einem TN-System… Zum Schutz vor elektrischem Schlag bei indirektem Kontakt müssen solche Elektroinstallationen automatisch vom Stromnetz getrennt werden.

Bei der automatischen Abschaltung elektrischer Anlagen mit einer Spannung bis zu 1 kV müssen alle freiliegenden leitfähigen Teile bei Verwendung eines TN-Systems mit dem Neutralleiter der Versorgung verbunden und bei Verwendung von IT- oder TT-Systemen geerdet werden. In diesem Fall müssen die Eigenschaften der Schutzgeräte und die Parameter der Schutzleiter aufeinander abgestimmt sein, um die normierte Zeit der Trennung des beschädigten Stromkreises vom Schutzschaltgerät entsprechend der Nennphasenspannung des Versorgungsnetzes sicherzustellen.

Der Schutz ist im Gange spezielle Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (RCD), das im Standby-Modus kontinuierlich den Zustand des Stromschlags einer Person überwacht.

RCDs werden in Elektroinstallationen bis 1 kV eingesetzt:

• in mobilen E-Mail-Installationen mit isoliertem Neutralleiter (insbesondere wenn es schwierig ist, eine Erdungsvorrichtung zu erstellen. Sie kann sowohl als unabhängiger Schutz als auch in Kombination mit der Erdung verwendet werden);

• in ortsfesten Elektroinstallationen mit isoliertem Neutralleiter zum Schutz von handgeführten Elektromaschinen als alleinigem Schutz und zusätzlich zu anderen;

• unter Bedingungen erhöhter Stromschlag- und Explosionsgefahr in stationären und mobilen Elektroinstallationen mit unterschiedlichen Neutralmodi;

• in ortsfesten Elektroinstallationen mit fest geerdetem Neutralleiter an einzelnen entfernten Verbrauchern elektrischer Energie und einem Verbraucher mit hoher Nennleistung, bei denen der Schutz durch Erdung nicht ausreichend wirksam ist.

Das Funktionsprinzip des RCD besteht darin, dass er das Eingangssignal ständig überwacht und mit einem vorgegebenen Wert (Sollwert) vergleicht. Übersteigt das Eingangssignal den eingestellten Wert, wird das Gerät aktiviert und trennt die geschützte Elektroinstallation vom Netz. Als Eingangssignale von Fehlerstromschutzgeräten werden verschiedene Parameter elektrischer Netze verwendet, die Informationen über die Bedingungen eines Stromschlags an eine Person liefern.

Siehe auch: Leistungsschalter, Leistungsschalter, RCD – was ist der Unterschied?