Potentialausgleich innerhalb und außerhalb von Gebäuden

Aus Planungskompendium Energieverteilung

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Die grundlegenden Ziele von Erdung und Potentialausgleich sind:

  • Sicherheit, durch Begrenzung der Berührungsspannung und der Rückleitung von Fehlerströmen.
  • Elektromagnetische Verträglichkeit, durch Vermeidung von Potentialunterschieden und Gewährleistung eines Abschirmeffektes.

Streuströme breiten sich zwangsläufig in einer Erdungsanlage aus. Es ist unmöglich, alle Störquellen an einem Standort zu beseitigen. Erdungsschleifen sind ebenfalls unvermeidlich. Wenn an einem Standort ein magnetisches Feld auftritt, z.B. durch Blitzschlag, entstehen in den von den verschiedenen Leitern gebildeten Schleifen Potentialunterschiede, und Ströme fließen in der Erdungsanlage. Folglich hängt das Erdungssystem direkt von den Gegenmaßnahmen ab, die außerhalb des Gebäudes ergriffen werden.

Solange die Ströme in der Erdungsanlage und nicht in den elektronischen Stromkreisen fließen, richten sie keinen Schaden an. Wenn die Erdungsanlagen jedoch nicht äquipotential sind, z.B. wenn sie sternförmig an den Erder angeschlossen sind, fließen die HF-Streuströme, wo sie können, auch in den Steuerleitern. Geräte können gestört, beschädigt oder sogar ganz zerstört werden.

Das einzige kostengünstige Mittel, um die Ströme in einer Erdungsanlage aufzuteilen und einen ausreichenden Potentialausgleich zu erhalten, ist, die Erdungsanlagen miteinander zu verbinden. Dies trägt zu einem besseren Potentialausgleich innerhalb der Erdungsanlage bei, beseitigt jedoch nicht die Notwendigkeit der Verwendung von Schutzleitern. Um normative Anforderungen in Bezug auf die Personensicherheit einzuhalten, müssen alle Betriebsmittel mit einer ausreichend dimensionierten und gekennzeichneten Schutzleiterverbindung in den Potentialausgleich eingebunden werden. Darüber hinaus muss – möglicherweise mit Ausnahme eines Gebäudes mit einer Stahlkonstruktion – eine große Anzahl an Leitern für den Überspannungsableiter oder das Blitzschutznetz direkt an den Erder angeschlossen werden.

Der grundlegende Unterschied zwischen einem Schutzleiter (PE) und einer Anschlussleitung eines Überspannungsableiters ist, dass der Schutzleiter interne Ströme an den Sternpunkt des Verteiltransformators ableitet, wohingegen die Anschlussleitung eines Überspannungsableiters externen Strom (Überspannungen, hervorgerufen durch Blitzschlag) zum Erder führt.

Es ist ratsam, in einem Gebäude alle leitenden Konstruktionen, vor allem Metallträger, Türrahmen, Rohre usw. in die Erdungsanlage zu integrieren. Im Allgemeinen reicht es aus, Blechkanäle, Kabelwannen und Träger, Rohre, Lüftungskanäle usw. an so vielen Punkten wie möglich anzuschließen. An Orten mit vielen Betriebsmitteln und einer Maschenweite der Erdungsleiter von über vier Metern sollte ein Potentialausgleichsleiter hinzugefügt werden. Die Art des Leiters ist nicht entscheidend, er sollte jedoch eine möglichst große Oberfläche besitzen.

Die Erdungsanlagen von Gebäuden, die über gemeinsame Kabelanschlüsse verfügen, sollten miteinander verbunden werden. Die Verbindung der Erdungsanlagen muss über eine Reihe von Leitern und aller internen Metallkonstruktionen des Gebäudes oder durch Verbindung der Gebäude (unter der Bedingung, dass diese nicht unterbrochen sind) erfolgen.

In einem Gebäude müssen die verschiedenen Erdungsanlagen (z.B.: Elektronik, EDV, Telekommunikation) zu einem Potentialausgleichssystem miteinander verbunden werden.

Diese Erdungsanlage muss so engmaschig wie möglich gestaltet werden. Wenn die Erdungsanlage äquipotential ist, sind die Potentialunterschiede zwischen den kommunizierenden Geräten gering und viele EMV-Probleme sind gelöst. Potentialunterschiede werden auch bei Isolationsfehlern oder Blitzeinschlägen verringert.

Wenn zwischen Gebäuden kein Potentialausgleich erreicht werden kann oder wenn der Abstand zwischen Gebäuden mehr als zehn Meter beträgt, wird dringend empfohlen, für Kommunikationsverbindungen Lichtwellenleiter und für Mess- und Kommunikationssysteme galvanische Isolatoren zu verwenden.

Diese Maßnahmen sind vorgeschrieben, wenn das Stromversorgungsnetz das IT- TN-C- oder TN-S-System verwendet.