Praxisfrage

Differenzströme an Maschinen einer Wäscherei

K. D. aus Baden-Württemberg | 20.04.2017

Wir prüfen seit Jahren Wäschereimaschinen nach BGR 500 auf Betriebssicherheit, unteranderem auch nach DGUV V.3. Im Rahmen der Prüfung stoßen wir bei der Dokumentation immer wieder auf Diskrepanzen. Zum Problem; die zu prüfenden Maschinen werden meistens zweifach netzseitig eingespeist. Einmal die Lastseite zur Versorgung der Heizleistung und einmal zur Versorgung der Steuerung bzw. der Mechanik. Im Rahmen der Differenzströme kommen hier meistens unterschiedliche Werte zu Stande, bei Anschussleistungen von in der Regel größer 12KW liegen diese schon mal grenzwertig bei 8 mA. Kommt jetzt noch der Differenzstrom von 3 mA von der Steuerseite dazu , wäre man schon in einem unzulässigen Bereich. Wie sind diese Werte auf die Maschine bezogen zu dokumentieren? K. D., Rheinland-Pfalz

Expertenantwort vom 18.07.2017

Werner Hörmann

Gelernter Starkstrommonteur und dann viele Jahre als Projektant für Schaltanlagen und Steuerungen bei Siemens tätig. Aktive Normung in verschiedenen Komitees und Unterkomitees der DKE. Seine Spezialgebiete sind u. a. die Errichtungsbestimmungen nach DIN VDE 0100 (VDE 0100) – insbesondere Schutz gegen elektrischen Schlag –, die Niederspannungs-Schaltanlagen nach DIN EN 60439 (VDE 0660-500 bis -514) oder das Ausrüsten von elektrischen Maschinen nach DIN EN 60204-1 (VDE 0113-1). Werner Hörmann ist Verfasser zahlreicher Beiträge in der Fachzeitschrift »de« sowie Autor diverser Fachbücher.

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Kommentare aus der Community (2)

A. H.

Sachsen

18.11.2019

09:55 Uhr

Sie glückliche Prüfer - 8 mA und 3 mA Differenzstrom an in Betrieb befindlichen Anlagen und Maschinen sind doch sehr gute Werte.
In derzeit noch gültigen VDE 0105-100 : 2015 -10 gibt es die Vorgabe RCD mit dem 5 fachen Bemessungsdifferenzstrom zu testen. Bezogen auf einen 30 mA RCD wären das 150 mA mit einer großen Begründung dazu im Band 13 Auflage 2010.

Die erste Frage die sich stellt, wie messen Sie die Differenzströme und sind die getrennt eingespeisten N der Last oder Steuerseite wirklich getrennt ?
Hat die Maschine Schaltnetzteile und Frequenzumrichter ?
Steht die Maschine bei der Messung Isoliert oder ist diese in der Anlage fest verankert.

Leider gibt es in den Normen, die vergleichsweise herangezogen werden könnten
wie VDE 0100-510 keine Aussagen zu Differenzströmen, sondern nur zu Schutzleiterströmen.
Dort sind z.B. für Geräte mit Stecker und Heizelementen ein Richtwert von 1 mA / kW
angegeben, wobei dort auch noch nicht getrennt wird ob es dabei um höherfrequente
Ströme oder solche mit Netzfrequenz oder in deren Nähe geht.
Auch die VDE 0701-0702 erwähnt die Differenzstrommessung mit Zange erst im informativen Anhang D
Im Anhang D ( informativ ) Erläuterungen
zu 5.2. Sichtprüfungen bis 5.6. Messung des Berührungsstromes
" Fest mit der elektrischen Versorgungsanlage verbundene Geräte
Diese Geräte werden genauso behandelt wie steckerfertige Geräte"
Bei Ihnen sind das Besichtigen und die Messungen
- des Schutzleiterwiderstands
- des Isolationswiderstandes ( allpolige Trennung des Gerätes oder des betreffenden
Anlagenteiles vom Versorgungsnetz ), wenn dies sinnvoll möglich ist,
- des Schutzleiterstromes ( Anwendung von Strommesszangen an den Anschlüssen
oder im Verteiler ) und des
- Berührungsstromes vorzunehmen."
"Die Messung des Schutzleiterstromes ist nach Bild C.3d als Differenzstrommessung mit Strommesszange zulässig."

Sicher auch aus diesem Grund und vielleicht auch um den Umrichterherstellern nicht zu enge Grenzen setzen zu wollen hat die Differenzstrommessung, obwohl jeder RCD 30 mA nichts anderes macht, in die anderen Prüfnormen und den normativen Teil noch keinen Einzug gefunden, was ich bedauere.

Wer also mit der Differenzstrommessung arbeitet hat dabei sehr viel Eigenverantwortung. Ich halte mich dabei an den RCD und dessen Grenzwerte.
Wenn ein gedachter RCD an der Stelle nicht auslösen würde, warum soll dann ein Prüfer etwas anderes fordern. Der 30 mA RCD ist als Personenschutzmaßnahme durch
die DKE, die Normung, die DGUV u.a. anerkannt.
VDE 0100-530 als einzige Installationsnorm, die von Ableitströmen als eine Auswirkung der Differenzstrommessung schreibt, verlangt eine Koordinierung der Ableitströme auf 0,4, d.h. 40 % des Bemessungsdifferenzstromes des RCD.
Bei einem RCD 30 mA als Personenschutzmaßnahme wären das 12 mA, bei einem RCD 300 mA als vorbeugender Brandschutz sind das dann 120 mA.
Für Differenzstrommessungen mit Stromzange in fest aufgestellten und in Betrieb befindlichen Maschinen, ist das dann ein erster Anhaltspunkt.
Nimmt man noch die Richtwerte aus der VDE 0100-510 oder VDE 0701-0702 die dort eigentlich für Schutzleiterströme angegeben sind, z.B. den Wert 1mA / kW dann
kann man je nach Prüfverfahren und Ziel z.B. beim Brandschutz 120 mA entsprechen dann 120 kW oder einem Phasenstrom bis 150 A eigentlich ganz gut arbeiten und ein Gefühl dafür entwickeln was normal und zulässig ist.
Wenn sich dabei dann Indizien zeigen die erhebliche Abweichungen von anderen Anlagen, Maschinen oder Geräten gleicher Bauart und Leistungsklasse zeigen,
muß man die Abschaltung der Betriebsmittel veranlassen und mittels Isolationsmessung entweder den Fehler ermitteln und beseitigen oder bestätigen, daß 60 mA Ableitstrom bei Differenzstrommessung und FU - Antrieb mit 60 kW ein ganz normaler Wert sind, auch wenn der Hersteller dazu trotz Verlautbarung der DKE keine Angabe machen will oder kann.
A. H.

Sachsen

18.11.2019

09:55 Uhr

Zu obigen Anmerkungen ein paar Messwerte aus der Praxis aus einem vergleichbaren Objekt mit Wasser und Strom, Schwimmhalle , Baujahr 2014 TN - Netz
Ausgelegt auf ca. 250 A
NSHV Hauptzuleitung 2 x parallel 5 x 120 qmm
Differenzstrommessung mit Ampflex - Stromschleife
mit in diesem Meßbereich sehr hohem relativen Fehler
10 Messungen Meßwerte zwischen 0,1 A und 0,9 A
Last L1 59,8 A L2 51,0 A, L3 54,0 A PEN 11,1 A
vergleichsweise dazu durch das vorgelagerte TN - C Netz des EVU
PE 2 A
NSHV Hauptabgänge
1. UV allgemein 3 x 80 A 5 x 25 qmm 8,2 mA, 7,7 mA : vor Ort 8,1 mA, 8,1 mA
Last L1 4,38 A, L2 0,98 A, L3 2,08 A
2. UV Badtechnik 3 x 100 A 5 x 35 qmm 203 mA, 202 mA : vor Ort 60,3 mA, 62,6 mA
3. Lüftungsanlage 2 3 x 50 A 5 x 10 qmm
in NSHV Differenzstrommessung nicht zugänglich zu eng gebaut
nur aktive Leiter ohne N 351 mA, PE 90,4 mA, alle Leiter 99,9 mA
Messung vor Ort Differenzstrom 0,00 A
4. UV Badtechnik Dosen, Licht 3 x 63 A, 5 x 25 qmm 8,5 mA, 8,6 mA : vor Ort mit Licht 17, 1 mA
zum Vergleich mit 3. aktive Leiter 4,19 A, PE 267 mA, 293 mA
5. UV Eingang Kassen 3 x 63 A 5 x 16 qmm, 27,6 mA, 26,9 mA : vor Ort 10,8 mA, 10,9 mA
zum Vergleich aktive 6,09 A
6. Lüftungsanlage 1 3 x 63 A 5 x 16 qmm, 50,1 mA, 50,9 mA :Messung vor Ort nicht zugänglich
7. UV Lüftung Dosen, Licht 3 x 63 A 5 x 25 qmm, 47,4 mA, 46,5 mA : Messung vor Ort 6,8 mA, 6,7 mA
8. UV Heizung 3 x 35 A 5 x 6 qmm, 3,9 mA, 3,8 mA
9. SIBE 3 x 50 A, 5 x 10 qmm,13,4 mA, 13,8 mA
10.UV EG Schwimmbad 3 x 63 A, 5 x 16 qmm, 23,2 mA, 23,0 mA : vor Ort 22,9 mA

Aus den Prüfungen ergibt sich Folgendes:
Nur den PE Strom zu messen und zu bewerten, wie in VDE 0100-510 ist in Betrieb befindlichen Anlagen nicht zweckdienlich.
Die Werte der PE Ströme sind meist höher und resultieren in einer TN - C Ortsnetzumgebung auch aus anderen in den Nähe befindlichen Punkten des TN - C Netzes oder gegebenenfalls aus Erdung von sekundären Stromkreisen und aus Induktionen von Sammelschienen und von diesen angetriebenen PE Strömen.
Beispielsweise können auf parallel verlaufenden N und PE Schienen durch die N Belastung auf den PE Schienen Spannungen im mV Bereich induziert werden.
Diese treiben bei entsprechendem beidseitigen Anschluß der PE Schiene und Schleifenbildung Ströme im A - Bereich an, die sich auf alle angeschlossenen leitfähigen Bauteile verteilen.
Sinnvolle Aussagen liefert nur die Differenzstrommessung.
Wenn die Differenzstrommessung wegen nicht danach ausgerichteter Leitungsführung und Verteilern nicht möglich ist, können bei ausreichend geringen PE Strömen auch diese herangezogen werden, siehe Messung 3.
Nach Möglichkeit sollte man dann diese Messung vor Ort in der betreffenden angeschlossen UV verifizieren, s.o..
Ableitströme in Verteilern entstehen neben durch angeschlossene Betriebsmittel auch durch die Lage der abgemantelten einzelnen Adern von Kabeln und Leitungen.
Wenn diese wie häufig aus Vorstellungen von geometrischer Schönheit der Verteilung in diesem Zustand an metallene Rückwände gedrückt werden oder mit Kabelbindern
an den Gestellen befestigt erfolgen hier kapazitive Einkopplungen, d.h. direkter kapazitiver Ableitstrom. Die Führung der Adern Luft mit einigen mm Abstand bewirkt da Wunder.
Die durch in den Adern in den umgebenden Metallteilen erzeugten induktiven Ströme, erzeugen dagegen PE Ströme aber keinen Ableitstrom. Die Wirkung entspricht der eines Verbrauchers wie einem Trafo, z.B. 12 V oder weniger der sekundär geerdet ist.
Der erhöhte Ableitstrom einiger Abgänge wie Lüftung oder Schwimmbadtechnik ist durch die dort eingesetzten Antriebe mit Frequenzumrichtern bedingt, da es dafür keine aus Sicht der Schutzmaßnahme gegen elektrischen Schlag sinnvolle Vorgabe für Ableitströme gibt. Der Richtwert von 5 % des Nennstromes als maximaler Schutzleiterstrom nach informativem Anhang der VDE0100-510 wären bei 1 A Last
50 mA, die bei Anwendung auf Ableitströme jeder FI Personenschutzmaßnahme unverträglich wären.

Sicherheitsbetrachtung:
Ein der Anlage möglicher vorgeschalter selektiver RCD 500 mA, der als Grundschutz gegen elektrischen Schlag im TT Netz erlaubt wäre, würde nicht auslösen.
Da ein TN Netz vorhanden ist, würden echte Isolationsfehler wegen des im TN Netz geringen PE Widerstandes Fehlerströme oder Ableitströme erzeugen, die weit über die gemessenen Werte hinausgehen würden, siehe Ausführungen oben.
Die Messungen insgesamt am Eingang der NSHV und der Abgänge sind zueinander plausibel.
Der erhöhte Ableitstrom am Eingang tritt nur an einem Abgang auf, wo er auf Grund der angeschlossenen Betriebsmittel plausibel ist. Am Ende des angeschlossenen Betriebsmittels mit eine großen Anzahl Wasserpumpen ist dieser Wert auf 60 mA reduziert. Es handelt sich hier offensichtlich auch um einen großen Anteil Ableitströme
mit höheren Frequenzen.
Die Messungen erfolgten alle mit 10 kHz Zange bzw. Eingangsmessung mit Rogowskispule, womit alle vorhandenen Frequenzen erfaßt wurden.

Aus Sicht des Brandschutzes sind durch diese Messungen keine Indizien erkennbar die auf Probleme hindeuten.
Unter Berücksichtigung der 5 x idn Aussage zur Prüfung von RCD aus VDE 0105-100
mit den zugehörigen Erläuterungen im Band 13 kann man diese Aussage mit hoher Wahrscheinlichkeit auch auf den Personenschutz übertragen.

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