Was ist bei der Fehlerschleifenimpedanzmessung in energiereichen Stromkreisen zu beachten?

01. 06.

Über die Messung der Fehlerschleifenimpedanz (umgangssprachlich meist Schleifenwiderstand genannt) wird üblicherweise der Nachweis geführt, dass in Stromkreisen die nach VDE 0100-410 vorgeschriebenen Abschaltzeiten eingehalten wird. Aus der ermittelten Schleifenimpedanz wird dann der Kurzschlussstrom berechnet – dieser muss über dem notwendigen Abschaltstrom des vorgeschalteten Schutzorgans für die Einhaltung der vorgegebenen Abschaltzeit liegen. Die handelsüblichen Prüfgeräte können die Schleifenimpedanz jedoch nur in Endstromkreisen sicher bestimmen. Teilweise ist es den Geräten auch noch möglich, in haushaltsüblichen Verteilstromkreisen die Schleifenimpedanz richtig zu messen.

Bei der Fehlerschleifenimpedanzmessung wird über den Unterschied von zwei Spannungsmessungen der Innenwiderstand des Stromkreises berechnet. Man setzt voraus, dass die Spannung im Stromkreis mit zunehmender Belastung sinkt – der Spannungsfall (ΔU) an allen Teilen des Stromkreises wirkt sich proportional aus. So wird die Spannung im unbelasteten Zustand gemessen und wenn im Prüfgerät kurzzeitig ein Prüfwiderstand aufgeschaltet wird. Der Prüfwiderstad ist je nach Gerät unterschiedlich, es kommen Prüfströme (IP) von 15 mA bis 22 A vor.

Prüfgeräte zum Nachweis von Schutzmaßnahmen sind nach DIN EN 61557 genormt. In dieser Norm ist auch beschrieben, wie genau die Messungen unter welchen Bedingungen sein müssen. Bei der Fehlerschleifenimpedanzmessung muss unter Laborbedingungen eine Genauigkeit von ± 15 % gewährleistet sein, unter Betriebsbedingungen ± 30 %. Der Messbereich, in dem diese Bedingungen gewährleistet sind, muss auf dem Prüfgerät oder in der Bedienungsanleitung angegeben sein.

Für Stromkreise, die höhere Kurzschlussströme bzw. kleinere Impedanzwerte erwarten lassen als im Betriebsmessbereich angegeben, sind diese Prüfgeräte ungeeignet. Sie weichen jedoch i. d. R. zur sicheren Seite ab, ein Stromkreis wird dann also als „schlecht“ bewertet, obwohl der Kurzschlussstrom eigentlich ausreicht.

Es gibt mittlerweile verschiedene Prüfgeräte am Markt, die je nach Einsatzzweck sogar Schleifenimpedanzen bis 5,7 mΩ (IK ≈ 40 kA) sicher messen können. Dazu werden dann Prüfströme von 300 A verwendet, die sicher gehandhabt werden müssen.

Der Einsatz von Hochstrom-Fehlerschleifenimpedanz-Prüfgeräten eignet sich je nach vorhandenem Prüfgerät schon bei Absicherungen > 63 A, mit Prüfgeräten der oberen Leistungsklasse – jedoch ohne Hochstrom-Fehlerschleifenmessung – lassen sich u. U. noch Stromkreise mit einer Absicherung von 125 A prüfen.

Ein wesentlicher Punkt bei Hochstrom-Fehlerschleifenimpedanz-Messungen ist die Gefährdung durch Störlichtbögen und durch Körperdurchströmung. Es ist wichtig, dass die Klemmen des Prüfgerätes direkt am zu messenden Stromkreis angebracht werden. Ein Abgriff an einem freien NH-Trenner mit Sicherungen ist oft nicht verfügbar, so liegt in vielen Fällen ein „Arbeiten unter Spannung“ (mit AuS Spezialausbildung) oder zumindest „Arbeiten in der Nähe unter Spannung stehender Teile“ vor. Insbesondere bei Alt-Anlagen wiegt die Gefahr einer Störlichtbogenbildung durch z. B. lose Teile oder Verschmutzungen höher. In diesem Fall ist eine geeignete Persönliche Schutzausrüstung gegen Störlichtbogen (PSAgS) zu wählen.

Wann müssen Fehlerstrom-Schutzschalter nachgerüstet werden?

Das Nachrüsten eines RCDs in Steckdosen- und Beleuchtungsstromkreisen, die vor Juni 2007 installiert wurden, lässt sich nicht ohne weiteres begründen. Erst die Umsetzung der Anforderungen u. a. der Arbeitsstättenverordnung (ArbStättV) inkl. der aus der Gefährdungsbeurteilung des Betreibers geforderten Maßnahmen kann zu dem Entschluss führen, dass bezüglich des Betriebs von Steckdosen, die für Laien zugänglich sind, sich eine (aus der Beurteilung des Betreibers) resultierende Nachrüstung von Fehlerstromschutzeinrichtungen ergibt. 

Welche Arbeiten dürfen von elektrotechnischen Laien an elektrischen Anlagen ausgeführt werden?

Hier hat der Unternehmer/ Arbeitgeber als oberster Anlagenbetreiber die Verantwortung, im Sinne der Sicherheit aller Mitarbeitenden und auch Dritter, für eine sichere Anlage zu sorgen. Ihm obliegt damit die Pflicht, die betrieblichen Prozesse in geeigneter Weise zu organisieren, sodass die Arbeitssicherheit jederzeit gewährleistet ist und auch bleibt. Lediglich kleinere elektrische Tätigkeiten, wie z. B. das Auswechseln eines Leuchtmittels oder einer Schmelzsicherung, sind unter gewissen Voraussetzungen für den Laien  erlaubt. 

Kann eine Differenzstromüberwachung anstelle einer Isolationsmessung an Maschinen zum Einsatz kommen?

Die wiederkehrende Prüfung einer Maschine fällt in den Anwendungsbereich der DIN VDE 0105-100/A1. Die eigentliche »Maschinen-Norm« VDE 0113-1 gilt explizit nur für die Herstellung und die Erstprüfung von Maschinen, der spätere Betrieb ist hier nicht beschrieben. Die VDE 0113-1 enthält die Isolationsmessung auch nicht als verpflichtende Messung – dies ist eine Prüfung, die durchgeführt werden soll, wenn es aus Sicht des Herstellers sinnvoll er- scheint. 

Wann ist welche Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (RCCB) einzusetzen?

Bei einer Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (RCCB – Residual Current operated Circuit-Breaker) werden alle zu überwachenden Leiter durch einen Summenstromwandler geführt (außer der Schutzleiter). Der Summenstromwandler ist mit einer Auswerteeinheit verbunden, diese ist mit einem Auslöserelais verbunden, welches im Fehlerfall auslösen würde.

Was ist bei der Auswahl und dem Betrieb von Maschinen zu beachten?

Will man eine Maschine bauen, oder den elektrotechnischen Teil dazu beisteuern, müssen sich die Verantwortlichen mit der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG auseinandersetzen und die sicherheitsbezogenen Teile von Maschinensteuerungen nach der Norm DIN EN ISO 13849-1 auswählen und einsetzen. Dieses erfordert allerdings die Bestimmung des zu erfüllenden Performance Levels, was aber den Rahmen dieser Praxisfrage sprengen würde. Als Hilfe stellt das Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (IFA) das Software-Tool SISTEMA (Sicherheit von Steuerungen an Maschinen) kostenlos zur Verfügung.

Wie sind ausländische Qualifikationsnachweise zu bewerten?

Mitarbeiter im Berufsfeld der Elektrotechnik tragen eine hohe Verantwortung. Andere Menschen ohne elektrotechnisches Fachwissen müssen auf die Aussagen des Elektrikers vertrauen können. Vom Arbeitgeber des Mitarbeiters wird erwartet, dass er die Delegation von Pflichten sorgfältig durchführt – der Mitarbeiter soll die ihm übertragenen Aufgaben auch fachkundig erfüllen können. Ist die Auswahl des Mitarbeiters mangelhaft, kann man dem Arbeitgeber ein Auswahlverschulden vorwerfen und ihn haftbar machen.  

Müssen vorinstallierte RCD vom Typ AC ausgetauscht werden?

RCD des Typs AC sind für das Abschalten von sinusförmigen Wechselfehlerströmen, die plötzlich auftreten oder langsam ansteigen geeignet. Daraus lässt sich bereits ablesen, dass der TYP AC problematisch ist, da die Stromnetze heutzutage komplexere Verläufe aufweisen.

Der Praxisbereich sozial