3 Schutzmaßnahmen

Bei der Versorgung von Tunnelbaustellen sind die Schutzmaßnahmen in Abhängigkeit der Spannungsebene auszuwählen.

3.1 Schutz gegen elektrischen Schlag unter Fehlerbedingungen (Fehlerschutz)

3.1.1 Hochspannungsnetze

Hochspannungsnetze auf Tunnelbaustellen sind entsprechend VDE 0101//ÖVE/ÖNORM E 8383 zu errichten.

Auf Tunnelbaustellen sind die Hochspannungsnetze unter Tage grundsätzlich mit isoliertem Sternpunkt auszuführen (siehe VDE 0118//ÖVE E 18). Elektrische Schutzeinrichtungen müssen in Verbindung mit Schaltgeräten im Falle eines Fehlers die zu schützenden Leitungen automatisch abschalten.

Folgende Fehler sind in Betracht zu ziehen (siehe auch VDE 0118):

• Schluss zwischen Überwachungsleiter und Schutzleiter (äußerer Fehler),
• Unterbrechen des Überwachungsstromkreises für den Schutzleiter,
• Einfacher vollkommener Erdschluss,
• Schluss zwischen Außenleiter und Überwachungsleiter (innerer Fehler).

Elektrische Schutzeinrichtungen müssen sicherstellen, dass nach dem Abschalten der fehlerbehaftete Teil des Netzes nicht wieder eingeschaltet werden kann. Zusätzlich muss die elektrische Schutzeinrichtung mit dem am Anfang der überwachten Leitung angeordnetem Schaltgerät elektrisch so zusammengeschaltet sein, dass die Leitung nur bei aktivierter Schutzeinrichtung in Betrieb genommen werden kann.

Die oben genannten Fehler werden durch einen Hochspannungs-Leitungswächter (H-Wächter) in Verbindung mit geeignetem konstruktivem Leitungsaufbau der zu schützenden Leitungen (siehe Abschnitt 4.5) und einem zugeordneten Schaltgerät sicher abgeschaltet.

3.1.2 Niederspannungsnetze

Als Netzsysteme sind nach dem Speisepunkt nur TN-S-, TT- oder IT-Systeme zulässig.

Zuleitung zum Speisepunkt bei TN-Systemen

Bei Anwendung des TN-S-Systems hinter Baustromverteilern als Speisepunkt sind für die Zuleitung vor dem Baustromverteiler folgende Netzformen zulässig:

TN-S-System

oder

TN-C-System

mit folgender Einschränkung:

Es müssen Kabel und Leitungen mit Querschnitten von mindestens 10 mm² Cu oder 16 mm² Al verwendet werden, die während des Betriebes nicht bewegt werden und mechanisch geschützt sind.

Mechanischer Schutz der Kabel und Leitungen wird erreicht durch folgende Maßnahmen:

• ordnungsgemäße Verlegung im Erdreich,
• Verlegung im Schutzrohr,
• Hochhängen,
• sonstige gleichwertige Maßnahmen.

3.1.2.1 Stromkreise ohne Steckvorrichtungen

In Stromkreisen ohne Steckvorrichtungen müssen eine oder mehrere Schutzmaßnahmen nach VDE 0100-410//ÖVE/ÖNORM E 8001 Teil 1 angewendet werden.

3.1.2.2 Stromkreise mit Steckvorrichtungen

und Stromkreise mit fest angeschlossenen, in der Hand gehaltenen Verbrauchsmitteln.

Für diese Stromkreise sind die folgenden Schutzmaßnahmen anzuwenden:

TT-und TN-S-System

• Stromkreise mit Steckvorrichtungen ≤ AC 32A sind über Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (RCD) mit I_ΔN ≤ 30 mA zu betreiben,
• Alle anderen Stromkreise mit Steckvorrichtungen sind über Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (RCD) mit I_ΔN ≤ 500 mA zu betreiben

Als RCD sind je nach Anwendungsfall pulsstromsensitive Fehlerstrom-Schutzschalter (Typ A) oder allstromsensitive Fehlerstrom-Schutzschalter (Typ B) einzusetzen. Bei Einsatz von frequenzgesteuerten Betriebsmitteln auf Baustellen siehe auch Abschnitt 3.1.2.4.

Da Symbole zur Zeit noch nicht genormt sind, werden frequenzgesteuerte Betriebsmittel von den Herstellern individuell gekennzeichnet.

IT-System

• IT-Systeme dürfen nur mit Isolationsüberwachungseinrichtungen betrieben werden. Sofern die Isolationsmesseinrichtungen nicht überwacht werden, muss die elektrische Anlage bei Auftreten des ersten Fehlers automatisch abschalten. Bei Meldung eines Isolationsfehlers ist der Mangel unverzüglich zu beseitigen.

Überwacht bedeutet, dass die Wahrnehmung der Meldung sichergestelltsein muss und umgehend Maßnahmen zur Fehlerbeseitigung eingeleitet werden.

3.1.2.3 Weitere Schutzmaßnahmen

Ergänzend zu Abschnitt 3.1.2.2 sind hinter Speisepunkten auch folgende Schutzmaßnahmen zulässig:

• Schutzkleinspannung (SELV) nach VDE 0100-410 Abschnitt 411.1//ÖVE/ÖNORM E 8001 Teil 1,
• Schutztrennung nach VDE 0100-410
  Abschnitt 413.5//ÖVE/ÖNORM E 8001 Teil 1,
  Je Trenntransformator bzw. je galvanisch getrennter Sekundärwicklung darf nur ein Verbraucher angeschlossen werden.

Für leitfähige Bereiche mit begrenzter Bewegungsfreiheit siehe VDE 0100-706//ÖVE-EN1 (siehe auch BGI 594).

Bei Verwendung von Ersatzstromerzeugern sind die Maßnahmen nach VDE 0100-551//ÖVE-EN 1, Teil 4 (§53) anzuwenden (siehe auch BGI 867).

3.1.2.4 Schutzmaßnahmen für frequenzgesteuerte Betriebsmittel

Das Betreiben von Betriebsmitteln, die hochfrequente Fehlerströme oder glatte Gleichfehlerströme erzeugen können, darf die in den Abschnitten 3.1.2.1 bis 3.1.2.3 aufgeführten Schutzmaßnahmen nicht beeinträchtigen.

Hinweis:

Frequenzgesteuerte Betriebsmittel sind durch den Hersteller entsprechend VDE 0160-102//ÖVE/ÖNORM EN 61800-2 zu kennzeichnen.

Hochfrequente Fehlerströme oder glatte Gleichfehlerströme können bei Betriebsmitteln mit Gleichrichterschaltungen, beispielsweise bei Frequenzumrichtern mit Drehstrombrückenschaltung - sechspulsig -, auftreten.

Die Beeinträchtigung der Schutzmaßnahmen kann verhindert und der Schutz im Fehlerfall sichergestellt werden, wenn

1. frequenzgesteuerte einphasige Betriebsmittel AC 230 V/16 A, z.B. Rüttler, HF-Werkzeuge, über pulsstromsensitive Fehlerstrom- Schutzeinrichtungen (Typ A) mit I_ΔN ≤ 30 mA betrieben werden,
2. frequenzgesteuerte Betriebsmittel mit Steckvorrichtungen AC 400 V mit I_N < 32 A nur über allstromsensitive Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (Typ B) mit I_ΔN ≤ 30 mA oder über einen Trenntransformator betrieben werden,
3. frequenzgesteuerte Betriebsmittel, die über Steckvorrichtungen AC 400 V mit I_N > 32 A angeschlossen werden, über allstromsensitive Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (Typ B) mit I_ΔN ≤ 500 mA oder Trenntransformatoren betrieben werden,
4. für frequenzgesteuerte Betriebsmittel durch Festanschluss oder über Sondersteckvorrichtungen die Maßnahmen nach Abschnitt 3.1.2.1 angewendet werden, die Abschaltbedingungen eingehalten sind und nachgeschaltete Stromkreise keine Steckvorrichtungen enthalten,
5. Stromkreisen mit allstromsensitiven Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (Typ B) keine pulsstromsensitiven Schutzeinrichtungen (Typ A) vorgeschaltet sind.

Anmerkung zu Punkt 3:

Bei Verwendung von Trenntransformatoren ist darauf zu achten, dass auf der Sekundärseite der Schutz im Fehlerfall sichergestellt ist.

3.2 Potentialausgleich

In Tunnelbaustellen ist grundsätzlich ein Potentialausgleich erforderlich. Bei Parallelvortrieben mit getrennter Versorgung ist der Potentialausgleich über vorhandene Querschläge herzustellen.

Potentialausgleichsleiter sind getrennt von elektrischen Kabeln und Leitungen auszuführen und aufgrund der zu erwartenden erhöhten Übergangswiderstände (z. B. durch Korrosionsbildung, mechanischen Einwirkungen) in Abständen von höchstens 100 m mit Rohrleitungen, Gleisen oder sonstigen Metallkonstruktionen elektrisch leitend zu verbinden. Die Erdungsanlage der obertägigen Installation ist mit dem Potentialausgleich der untertägigen Anlage zu verbinden. Zur Verbesserung der Erdungsverhältnisse können leitfähige Teile der baulichen Einrichtungen (Spundwände, Rohrschirme, Profilträger, u.a.) einbezogen werden.

Der Querschnitt des Potentialausgleichsleiters ist rechnerisch nach VDE 0100-540//ÖVE/ÖNORM E 8001-1 zu ermitteln; er muss im Tunnelbau mindestens 50 mm2 Cu betragen oder einem gleichen Leitwert entsprechen (Stahlseilmindestens 12 mm Durchmesser, z.B. Typ 6x36+SES DIN 3064 SZ).