Für den sicheren Betrieb einer elektrischen Anlage mit Stromerzeuger ist es zunächst erforderlich zu klären, welches Versorgungssystem (TN, TT oder IT) durch die Bauweise des Stromerzeugers möglich oder vorgegeben ist und welche Schutzmaßnahmen erforderlich sind. Besonders zu beachten ist hierbei, ob aktive Leiter in die Erdung einbezogen sind, da hiervon direkt die Schutzmaßnahmen abhängig sind. Dabei sind auch die Umgebungsund Einsatzbedingungen zu berücksichtigen (siehe auch Abschnitt 3.4).
Wird der sichere Betrieb durch Aufbau und Funktion des Stromerzeugers gewährleistet, kann dieser von elektrotechnischen Laien in Betrieb genommen werden, da keine definierte Erdverbindung hergestellt werden muss und keine Prüfung vor Inbetriebnahme erforderlich ist (siehe Abschnitt 5.1). Praxisbeispiele für Anschlusskombinationen sind in Anhang 7 dargestellt.
Wird hingegen ein Stromerzeuger eingesetzt, bei dem durch Aufbau und Funktion z. B. der Sternpunkt des Generators unter definierten Bedingungen geerdet werden muss und Errichtungsprüfungen durchzuführen sind, so handelt es sich um die Errichtung einer elektrischen Anlage, die von einer Elektrofachkraft vorgenommen werden muss (siehe Abschnitt 5.2).
Die Länge der Anschlussleitung ist möglichst kurz zu halten, weil die meisten Isolationsfehler durch Beschädigungen an Anschlussleitungen verursacht werden, und mit zunehmender Länge ungeschützt verlegter Leitung die Fehlerwahrscheinlichkeit steigt.
Anmerkung:
Bei längeren Leitungen besteht die Gefahr, dass aufgrund der Leitungslänge
die Überstrom-Schutzeinrichtungen im
Falle eines zweipoligen Isolationsfehlers
(Kurzschluss) nicht mehr auslösen. Auf
jeden Fall sind die Empfehlungen des
Herstellers/der Herstellerin des Stromerzeugers bezüglich der Leitungslängen zu beachten.
Zur Inbetriebnahme ist eine Elektrofachkraft nicht erforderlich.
Eine Sichtkontrolle durch den Benutzer/ die Benutzerin vor jeder erneuten Inbetriebnahme ist ausreichend. Zu wiederkehrenden elektrotechnischen Prüfungen ist Abschnitt 6.2.4 zu beachten.
Der Stromerzeuger muss entsprechend Abschnitt 4.2 ausgeführt sein, d. h. mit Anschlussmöglichkeit für den Schutzpotentialausgleich. Eine Verbindung des Schutzpotentialausgleichs mit Erde, z. B. durch einen Erdspieß, ist hier nicht erforderlich.
Wird an Stromerzeugern dieser Art (siehe Abschnitt 4.1) nur ein Verbrauchsmittel angeschlossen, ist im Fall des ersten Fehlers, z. B. eine Leitungsbeschädigung oder eingedrungene Nässe in einer Steckvorrichtung, eine Körperdurchströmung nicht möglich. Ohne zusätzliche Schutzmaßnahme darf an diesen Stromerzeugern kein weiteres Verbrauchsmittel angeschlossen werden. Ein Schutzpotentialausgleich (PB) ist bei nur einem angeschlossenen Verbrauchsmittel nicht erforderlich (siehe Abbildung 6)
Abb. 6 Stromerzeuger ohne Erdungsanschluss mit nur einer Steckdose und nur einem angeschlossenen Verbrauchsmittel
Mit ungeerdeten Stromerzeugern wird ein gegen Erde isoliertes Stromversorgungssystem erzeugt, bei dem der Schutzpotentialausgleich nicht mit Erde verbunden sein muss. Hierbei handelt es sich nicht um „Schutztrennung“ im Sinne von VDE 0100-410.
Anmerkung:
„Schutztrennung mit mehr als einem
Verbrauchsmittel“ unter den Bedingungen nach VDE 0100-410 ist auf Bau- und
Montagestellen in der Regel nicht realisierbar, weil die Anforderungen von Anhang C.3 dieser Norm nicht eingehalten
werden können.
Der Schutz gegen elektrischen Schlag bei Anschluss mehrerer Verbrauchsmittel wird durch die nachfolgend aufgeführten Maßnahmen erreicht.
Jedem Verbrauchsmittel, bis auf eines, wird eine RCD mit IΔn ≤ 30 mA zugeordnet (Stromkreise mit Steckdosen und In > AC 32 A sind über RCDs mit IΔn ≤ 500 mA zu betreiben). Fließt im Fall eines zweiten Isolationsfehlers an einem anderen Außenleiter oder in einem anderen Stromkreis ein Fehlerstrom, wird dieser von mindestens einer RCD erkannt und mindestens einer der fehlerbehafteten Stromkreise wird abgeschaltet (siehe Abbildung 7). Vor der Wiederinbetriebnahme sind alle Fehler zu beheben.
Zwei Ausführungen sind möglich:
Die Ausführung 2. „RCD zwischen Steckdose und Verbrauchsmittel“ kann realisiert werden durch zwischenschaltbare, für Bau- und Montagestellen geeignete 30-mA-RCDs oder durch Stromverteiler mit jeweils einer 30-mA-RCD pro Steckdose. Hierbei muss jeder Steckdose eine RCD vorgeschaltet sein, weil diese Verteiler auch in geerdeten Systemen betrieben werden können.
Abb. 7 Fehlerstromfluss bei zwei Fehlern in zwei unterschiedlichen Stromkreisen
Abb. 8 Stromerzeuger mit einer 30-mA-RCD vor der zweiten und jeder weiteren Steckdose
Hinweis:
Für beide zuvor beschriebenen Ausführungen gilt: Angeschlossene Mehrfachsteckdosen, z. B. Leitungsroller, benötigen wiederum für jede Steckvorrichtung
eine eigene 30-mA-RCD oder PRCD.
Ein Verbrauchsmittel darf direkt angeschlossen werden. Weitere Verbrauchsmittel müssen jeweils über einen separaten Trenntransformator angeschlossen werden (siehe Abbildung 10).
In leitfähigen Bereichen mit begrenzter Bewegungsfreiheit stellt diese Maßnahme eine bewährte Möglichkeit dar, mehrere Verbrauchsmittel an einem Stromerzeuger zu betreiben (siehe Abschnitt 5.4).
Die Isolationsüberwachung erfolgt zwischen den aktiven Leitern und dem Schutzpotentialausgleichsleiter. Alle Körper von Geräten der Schutzklasse I müssen in einen Schutzpotentialausgleich eingebunden sein. Dieser wird durch die Schutzleiter in den Anschlussleitungen der Verbrauchsmittel realisiert.
Eine IMD nach DIN EN 61557-8 (VDE 0413-8), siehe Abbildung 11, muss beim Absinken des Isolationswiderstandswertes unter 100 Ω/V innerhalb 1 s eine Abschaltung bewirken (siehe DIN VDE 0100-551, Abschnitt 551.4.5).
Weil für die Ausführungen „A“ und „B“ eine Verbindung des Schutzpotentialausgleichs mit Erde, z. B. durch einen Erdspieß, nicht erforderlich ist, kann ein Fehler gegen die leitfähige Umgebung, z. B. Erdreich, durch die Isolationsüberwachung nicht in jedem Fall erkannt werden. Daher ist zusätzlich für das zweite und jedes weitere Verbrauchsmittel eine eigene 30-mA-RCD entsprechend Abschnitt 5.1.2.1 einzusetzen (siehe Abbildung 12).
Alternativ kann auch das zweite und jedes weitere Verbrauchsmittel über einen separaten Trenntransformator angeschlossen werden (siehe auch Abschnitt 5.1.2.2).
Abb. 10 Stromerzeuger mit mehreren Anschlussmöglichkeiten und mehreren Verbrauchsmitteln, ein Verbrauchsmittel direkt und zwei Verbrauchsmittel über Trenntransformatoren angeschlossen
Abb. 11 IMD mit Prüftaste und zugeordneten Steckdosen
Abb. 12 Stromerzeuger mit Isolationsüberwachung (IMD) und einer 30-mA-RCD vor der zweiten und jeder weiteren Steckdose
Eine Elektrofachkraft muss das Versorgungssystem (TN, TT oder IT) festlegen, die erforderliche Schutzmaßnahme auswählen und deren Wirksamkeit prüfen.
Im TN-System muss der Schutz gegen elektrischen Schlag im Fehlerfall durch geeignete RCDs realisiert werden. Hinweise zur Auswahl der RCDs bezüglich IΔn und Fehlerstromcharakteristik siehe DGUV Information 203-006 (bisher BGI/GUV-I 608) Abschnitt 4.
Im TN-System muss der Generatorsternpunkt – oder bei nicht vorhandenem Sternpunkt ein Außenleiter – geerdet werden. Deshalb muss der Stromerzeuger mit einem Erdanschlusspunkt ausgerüstet sein (siehe Abbildung 13).
Der Erdungsleiter muss an die Leistungsdaten der Anlage angepasst sein, darf jedoch einen Querschnitt von 6 mm² nicht unterschreiten. Um ein sicheres Auslösen der RCDs zu gewährleisten, muss der Erdungswiderstand RB möglichst klein sein. Auf Bau- und Montagestellen ist ein Wert von maximal 50 Ω praktikabel und ausreichend (siehe Abbildung 15).
Die Wirksamkeit der Schutzmaßnahme ist durch eine Elektrofachkraft zu überprüfen.
Abb. 13 Stromerzeuger mit 30-mA-RCDs als Anschlusspunkt im TN-S-System
Abb. 14 Anschlussfeld eines Stromerzeugers mit integrierten RCDs
Abb. 15 Stromerzeuger mit Erdungsanschluss und Erdspieß
Wird ein Stromerzeuger ohne integrierte zusätzliche Schutzmaßnahme gegen elektrischen Schlag eingesetzt, oder ist eine solche Schutzmaßnahme nicht erkennbar (siehe auch Abschnitt 3.1), darf dieser lediglich als Übergabepunkt genutzt und es dürfen keine Verbrauchsmittel direkt angeschlossen werden (siehe Abbildung 16).
Um einen Anschlusspunkt im Sinne der DGUV Information 203-006 (bisher BGI/GUV-I 608) zu schaffen, muss eine Elektrofachkraft die notwendigen Maß- nahmen zum Schutz gegen elektrischen Schlag gemäß VDE 0100-410 und die erforderlichen Prüfungen festlegen. Sofern in leitfähigen Bereichen mit begrenzter Bewegungsfreiheit gearbeitet werden muss, ist zusätzlich die DGUV Information 203-004 (bisher BGI 594) zu beachten.
TN- und TT-Systeme sind durch eine Elektrofachkraft zu errichten, weil die Funktion der Schutzmaßnahmen nach VDE 0100- 410 von der Niederohmigkeit der Erdverbindungen (Erdspieß) abhängt. Darüber hinaus muss jedem Endstromkreis mit Steckdosen eine 30-mA-RCD vorgeschaltet sein (siehe Abbildung 17).
Abb. 16 Stromerzeuger mit Überstromschutz, aber ohne integrierte Maßnahmen zum Personenschutz
Abb. 17 Stromerzeuger als Übergabepunkt und angeschlossener Baustromverteiler
IT-Systeme sind durch eine Elektrofachkraft zu errichten, weil auch hier die Funktion der Schutzmaßnahmen nach VDE 0100-410 von der Ausführung der Erdverbindung (Erdspieß) abhängt. Alle elektrischen Betriebsmittel der Schutzklasse I müssen durch einen Schutzleiter miteinander und mit dem Anlagenerder verbunden sein (siehe Abbildung 18).
IT-Systeme werden im Regelfall verwendet, wenn eine erhöhte Versorgungssicherheit gefordert wird, z. B. Pumpen der Grundwasserhaltung oder Löscheinrichtungen, also beim Auftreten des ersten Fehlers die Stromversorgung aufrechterhalten werden soll.
Dazu muss eine IMD das Auftreten des ersten Fehlers zwischen einem aktiven Teil und Körpern oder gegen Erde durch ein hörbares oder sichtbares Signal melden. Der Fehler ist umgehend durch eine Elektrofachkraft zu beheben. Die Anlage darf jedoch bis zur Fehlerbehebung weiterbetrieben werden.
Bei Auftreten eines zweiten Fehlers an einem anderen aktiven Leiter muss die automatische Abschaltung erfolgen. Jedes einzelne Verbrauchsmittel muss nach VDE 0100-410, 411.6.3 durch eine eigene RCD geschützt werden:
Abb. 18 IT-System mit IMD zur Anzeige/Meldung des ersten Fehlers und Abschaltung durch RCD beim Auftreten eines zweiten Fehlers
Bei unbekannter (oder ungeeigneter) Schutzmaßnahme am Stromerzeuger kann durch einen nachgeschalteten Trenntransformator nach EN 61558-2-4 (VDE 0570-2-4) die Schutzmaßnahme Schutztrennung realisiert werden. Dabei darf an einen Trenntransformator bzw. an jede Sekundärwicklung eines Trenntransformators auf Bau- und Montagestellen nur ein Verbrauchsmittel angeschlossen werden.
Ist die Schutzmaßnahme Schutzkleinspannung (SELV) erforderlich, kann diese durch einen nachgeschalteten Sicherheitstransformator nach EN 61558-2-6 (VDE 0570-2-6) realisiert werden.
Ein leitfähiger Bereich mit begrenzter Bewegungsfreiheit liegt vor, wenn dessen Begrenzung im Wesentlichen aus Metallteilen oder leitfähigen Teilen, z. B. auch feuchtes Erdreich, besteht, eine Person mit ihrem Körper großflächig mit der umgebenden Begrenzung in Berührung stehen kann und die Möglichkeit der Unterbrechung dieser Berührung eingeschränkt ist (siehe DGUV Information 203-004 (bisher BGI 594) und DIN VDE 0100-706).
Aufgrund der erhöhten elektrischen Gefährdung darf nur ein Verbrauchsmittel direkt am Stromerzeuger, Ausführung „A“ oder „B“, angeschlossen werden. Weitere Verbrauchsmittel müssen jeweils über einen separaten Trenntransformator angeschlossen werden (siehe auch Abbildung 10).
Die Trenntransformatoren sind außerhalb des leitfähigen Bereiches aufzustellen.
Die Länge der Zuleitung zum Trenntransformator darf maximal 4 m betragen.
Als elektrische Verbrauchsmittel sind sowohl Geräte der Schutzklasse I als auch der Schutzklasse II zulässig. Aufgrund der verstärkt ausgeführten Isolation werden Geräte der Schutzklasse II (schutzisolierte Ausführung) empfohlen.
Abb. 19 Beispiel für erhöhte elektrische Gefährdung