Erdungswiderstandsmessungen

Dabei wird ein möglichst niedriger Erdungswiderstand angestrebt, um ggf. auftretende Potenzialdifferenzen unterhalb jedweder gefährlicher Pegel zu halten.

Messung mit Sonde:
Bei Verwendung einer Sonde werden auftretende Störspannungen bis ca. 20 V toleriert. Sie verfälschen das Messergebnis nicht. Die Sonde wird an Buchse S angeschlossen. Die Sondenmessleitung verbindet man mit dem Erdspiess. Bei Messungen mit Sonde ist ein Abstand von > 20 m zu den wirksamen Erdern und anderen Sonden oder Hilfserdern einzuhalten. Zur Kontrolle sollen mehrere Messungen mit versetzten Sonden durchgeführt werden. Die Ergebnisse sollen weitgehend übereinstimmen.

Verwendung des Nulleiters als Sonde:
Ist das Setzen eines Erdspießes (Sonde) nicht möglich, so kann die Sondenleitung auch an den geerdeten Neutralleiter (N-Leiter) angeschlossen werden. Bei dieser Messung wird der Widerstand des Betriebserders RB mitgemessen.

Korrektur: R_A = R_Gemessen - R_B (R_A = Anlagenerde)

Falls die daraus berechnete Fehlerspannung unter 50 V angezeigt wird, kann die Korrektur durch RB entfallen. Die Messergebnisse gelten für das mitgelieferte Zubehör bis ca. 20 m Leitungslänge. Bei Verlängerung der Leitungen muss deren Widerstand kompensiert oder berücksichtigt werden.

1. Messung ohne Sonde
   Schleifenwiderstand Z_S = Ri (L) + Ri (PE)
2. Messung mit Sonde
   Erdungswiderstand R_A = Ri (PE)
3. Messung mit Nullleiter als Sonde
   Erdungswiderstand R_A = Ri (PE)

Der Netzinnenwiderstand ist im allgemeinen sehr klein (z.B. < 1 Ω. Ist ein lokaler, mit PE verbundener Erde - zu messen, so muss er zur Messung von PE getrennt werden. Man erreicht dann Verhaltnisse wie im Folgenden:

1. Messung ohne Sonde
   Anzeige Z_S = R_A + R_B + Ri (L)
2. Messung mit Sonde
   Anzeige: R_A
3. Messung mit Sonde am Nullleiter
   Anzeige: R_A + R_B

Der besondere Schutz gegen Störeinflüsse wird folgendermaßen erreicht: Es werden die US-PE Spannungen in kurzem zeitlichen Abstand bei unbelastetem und belastetem Netz ermittelt. Die Differenz dieser Spannungen wird ausgewertet. Sollten Störungen überlagert sein, kann man annehmen, dass sie während der Messung konstant bleiben und daher nicht in die Differenz eingehen.

Spießlose Erdschleifenmessung – Zangen-Methode
Diese Bezeichnungen werden für eine innovative Methode zur Bestimmung des Erdschleifenwiderstandes mit Fluke 1623/1625 oder Fluke 1630 benutzt. Es handelt sich dabei um ein Verfahren, das den Arbeits- und Zeitaufwand wesentlich reduziert. Das sonst übliche Auftrennen von Erdabgängen in vermaschten Erdungsanlagen entfällt. Die Methode ist nicht für Messungen an Einzelerdern geeignet, da die 2-Zangen-Methode eine geschlossene Erdschleife zur Messung benötigt. Da es fallweise zu Missverständnissen gekommen ist, soll dies die prinzipiellen Zusammenhänge für eine erfolgreiche Anwendung klarlegen.

1. Messbereiche unter Verwendung des Standardzubehörs (Zangen 1:1000) Fluke 1630: 0.025 ... 1500 Ω
Fluke 1623/1625: 0.02 ... 100 Ω

Messbereichsüberschreitungen werden mit ”---” dargestellt, Bereichsunterschreitung bei Fluke 1623/1625 mit ”E2” am Display.

Wichtig:
Diese Fehlermeldung bedeutet nicht, dass das Prufgerat defekt ist, wie im Handbuch zu Fluke 1623/1625 angegeben ist. Sie ist Kennzeichen fur einen sehr niederohmigen Erder (< 20mĦ) zu verstehen. Eine entsprechende Erklarung befindet sich in der Gebrauchsanleitung zum Adapter fur spieslose Erdungmessungen

2. Die Methode ist ausschließlich zur Messung des Widerstandes einer geschlossenen Schleife geeignet. Die Interpretation des Ergebnisses als Erdschleifenwiderstand erfordert die Kenntnis der realen Erderverhältnisse.

3. Falls es nicht möglich ist, einen Erdspieß zu setzen (verbautes Gebiet, Industrieanlagen,..) kann alternativ die vorhandene Erdschleife gemessen werden. ACHTUNG: Es ist sicherzustellen, dass tatsächlich die Schleife über den Erdungswiderstand der Anlage gemessen wird und keine Niederohmmessung zwischen Erderteilen oder Potenzialausgleich durchgeführt wird. Das angezeigte Messergebnis muss dann auch als Erdschleifenwiderstand interpretiert werden, welcher allerdings immer höher als der einzelne Erdungswiderstand ist.

4. Bei Erdschleifen, die mit dem Versorgungsnetz (z.B. an der Potenzialausgleichsschiene) verbunden sind, kommt es häufig vor, dass beträchtliche Ströme in der zu messenden Schleife fließen. Im Zweifelsfall soll daher vor Beginn der Messung dieser „Störstrom“ bestimmt werden. Beim Fluke 1630 ist dies mit der Strommessfunktion direkt möglich (Ströme > 0.5 A reduzieren evtl. die Auf lösung, ab > 10 A ist keine zuverlässige Messung möglich), für Fluke 1623 ist die Verwendung eines Multimeters erforderlich (Grenzwert für zuverlässige Messung ist < 3 A).

Prinzipielle Wirkungsweise:



Bei der Messung des Erdschleifenwiderstands mittels Stromzangen wird eine Spannung in einer geschlossenen Schleife induziert. Dies hat einen Stromfluss in dieser Schleife zur Folge. Die Höhe des Stroms wird dabei durch den Widerstand der Schleife bestimmt. Mit der Messung dieses Stroms lässt sich der Widerstand der Schleife bestimmen.

Beim Verfahren mit zwei Stromzangen (Fluke 1623/1625) werden getrennte Zangen zum Induzieren der Spannung und zum Messen des Stroms benutzt. Beim Verfahren mit einer Stromzange wird eine Messzange (Fluke 1630) mit geteilten Zangenkopf verwendet. Mit Hilfe der Messspannung und des Windungsverhältnisses wird der Widerstand der Schleife bestimmt.

Beispiel: Messspannung Uq = 48 V, Stromzange mit 1000 Windungen.

Rx = Uq / (1000 x Im)

Ist das Ergebnis einer „spießlosen Erdschleifenmessung“ verlässlich? Sicherstellen, dass die richtige induzierende Stromzange (siehe „Empfohlenes Zubehör“) verwendet wird. Die Parameter dieser Stromzange sind für diese Prüfmethode geeignet. Wenn eine nicht definierte Stromzange verwendet wird, führt dies zu inkorrekten Ergebnissen.

Sicherstellen, dass der empfohlene Mindestabstand zwischen den Stromzangen eingehalten wird. Wenn die Stromzangen zu nahe beieinander positioniert sind, beeinflusst das Magnetfeld der induzierenden Stromzange die abtastende Stromzange. Um gegenseitige Beeinflussung zu vermeiden, den Abstand zwischen den Stromzangen verändern und eine neue Messung durchführen.

Wenn die Messwerte sich nur wenig oder überhaupt nicht unterscheiden, kann der Wert als verlässlich angenommen werden.

Überprüfung einer Blitzschutzanlage
Eine der häufigsten Einsatzmöglichkeiten für die „spießlose Erdungsmessung“:

Eine Blitzschutzanlage mit z.B. 10 – über Fangleitungen verbundene – Abführungen zu Einzelerdern (z.B. Tiefenerdern).



Werden der Reihe nach Messungen an allen Abführungen gemacht (dargestellt an Leitung 2), so erhält man jeweils als Messergebnis die Summe aus gesuchtem Widerstand Rn und dem Widerstand der Parallelschaltung aller übrigen:



Die einzelnen Messungen der Teilwiderstände geben bereits eine erste Indikation zur Überprüfung der Verbindungen der Blitzschutzanlage.



Neuere Blitzschutzanlagen werden häufig unter Verwendung von Fundamenterdern errichtet. Eine sinnvolle Vorgangsweise ist, den Gesamt-Erdungswiderstand mit einer 3-poligen Erdungsmessung (mit Sonde und Hilfserder) zu erfassen und zusätzlich die niederohmige Verbindung jeder einzelnen Abführung nachzuweisen. Diese Messungen könnten durch „Auftrennen und Widerstandsmessung“ erfolgen - meist ist es aber möglich, die spießlose Erdungsmessung anzuwenden:



Oftmals kann die 3-Pol-Methode durch die Schleifenwiderstandsmessung mit Netzspannung ersetzt werden (Fluke 1630). Dabei sind ebenfalls keine Spieße erforderlich. Es darf in diesem Fall aber keine Verbindung vom zu messenden Erdungswiderstand zum Netzspannungssystem geben. (Siehe auch folgende Beschreibungen).

Schaffung einer künstlichen Schleife für die Messung:


Der Wert fur R_B + R_N ist 1c2 Ω und verursacht einen positiven Fehler bei der Messung (RA ist tatsachlich etwas kleiner als angezeigt).

Wichtig:
Je nach Vorschrift des ortlichen EVUs kann diese Verbindung auch definitiv vorgesehen sein. Es gelten die gleichen Verhaltnisse. Wird eine zweite Verbindung zu Messzwecken hergestellt, so entsteht eine metallische Schleife mit z.B. R < 1Ω und das Messergebnis ist unbrauchbar.

Die Verbindung R_A - Erdreich - R_B ist für etwaige N-Leiter-Ströme ein Parallelpfad mit entsprechender Aufteilung der Ströme.

Messungen an Erdern des Niederspannungsnetzes
Viele dieser klassischen Erdungsmeßmethoden können in der Praxis nur schwer durchgeführt werden, weil für Sonde und Hilfserder kein neutrales Gebiet gefunden werden kann. Auch die verstärkt auftretenden Störströme sind zu berücksichtigen und so wird die spießlose Erdungsmessung zu einer sehr interessanten Alternative.

Beispielsweise könnten von einer Trafostation 4 Stichleitungen zu diversen Abnehmern führen. Handelt es sich um ein T-N-Netz und/oder sind die Leitungen mit metallischem Mantel bzw. einem Banderder im Erdreich verlegt so ergibt sich folgende Situation:



Innerhalb des Netzwerkes diverser Erder (Betriebserder, diverse Anlagenerder und Leitungen) ist kaum eine eindeutig neutrale Zone zu finden. Mit der Methode der spießlosen Erdungsmessung können die einzelnen Abzweige an der Potenzialausgleichs-Schiene der Trafostation geprüft werden. Allerdings können die hier fließenden „Nullleiter-Ströme“ die Messqualität (Auflösung und Reproduzierbarkeit) erheblich einschränken bzw. die Messung sogar unmöglich machen
(z.B. wird I < 3 A für Fluke 1612/1625 gefordert).