FAKULTÄT ELEKTROTECHNIK Komplexpraktikum E 11 / ES3 Schutz im IT – System 6/2015 Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden Prof. Dr.-Ing. Ralf-Dieter Rogler Dipl.-Ing. K. Schellenberger 1 Einleitung Der Praktikumsversuch „Schutz im IT- System“ soll zur Vertiefung der Kenntnisse zu Wirkungsweise, Aufbau und Prüfung der Funktion des IT-Netzes und der Funktion von Schutzmaßnahmen in einem IT-Netz dienen. Einen prinzipiellen Überblick über die anzuwendenden Schutzmaßnahmen gibt die Pilotnorm DIN VDE 0100 - 410. 2 Verwendete Formelzeichen Ia IB Id Abschaltstrom der Schutzeinrichtung Berührungsstrom durch den menschlichen Körper Fehlerstrom im Falle des ersten Fehlers. (Der Wert Id berücksichtigt die Ableitströme und die Gesamtimpedanz der elektrischen Anlage) Strom, der über den Außenleiter L1 fließt Nennfehlerstrom Anlagen-Erdungswiderstand (Erdableitwiderstand zwischen PE und Erde) Isolationsfehlerwiderstand (Ableitwiderstand der Leiter des Netzes gegen Erde) Widerstand des Verbrauchers, der bei Körperschluss wirksam ist Ansprechwert eines A - Isometers Widerstand eines Außenleiters Widerstand des menschlichen Körpers Standortübergangswiderstand Widerstand des Verbrauchers Berührungsspannung am Menschen (Spannung über RM ) Vereinbarte Grenze der dauernd zulässigen Berührungsspannung Leiter L1-Schutzleiter-Spannung Netznennspannung gegen geerdeten Leiter Kapazität der Leiter gegen Erde ( Erd-Ableitkapazität ) Fehlerstromschutzschalter Leitungsschutzschalter Impedanz der Fehlerschleife IL1 In RA RF RK RAW RL RM RÜ RV UB UL UL1-PE U0 CE FI LS Zs E 11 2 3 Schutzmaßnahmen Das IT-System wird dort eingesetzt, wo ein hohes Maß an Betriebs-, Brand- und Unfallsicherheit gewährleistet werden muss, z.B. in medizinisch genutzten Räumen, im Schiff- und Bergbau und in Produktionsbereichen die unterbrechungsfrei arbeiten müssen. In IT - Systemen müssen die aktiven Teile entweder gegen Erde isoliert sein oder über eine ausreichend hohe Impedanz mit Erde verbunden werden. Deshalb ist es wichtig, dass das IT - Netz über einen separaten Transformator oder eigenen Generator betrieben wird. Der Fehlerstrom ist dann beim Auftreten eines Einzelfehlers gegen einen mit dem Schutzleiter verbundenen Körper oder gegen Erde niedrig. Eine automatische Abschaltung ist nicht gefordert unter folgenden Voraussetzungen: 1. Körper müssen einzeln, gruppenweise oder gemeinsam geerdet sein 2. Die folgende Bedingung muss erfüllt sein: RA Id UL Der von einem Fehler betroffene Leiter nimmt das Potential des Schutzleiters an. Das Potential der anderen Leiter gegen den Schutzleiter erhöht sich entsprechend. Es müssen Maßnahmen getroffen werden um einen ersten Fehler sicher zu erkennen und schnellstmöglich zu beheben. Dazu sind in IT-Systemen folgende Geräte zugelassen: 1. Isolationsüberwachungseinrichtungen (IMDs) Eine IMD muss vorgesehen werden, um das Auftreten eines ersten Fehlers zwischen einem aktiven Teil und einem Körper oder gegen Erde zu melden. Diese Einrichtung muss ein hörbares und / oder sichtbares Signal erzeugen, dass solange andauern muss wie der Fehler besteht. Jedes Gerät muss an die bestehende Anlage angepasst werden. 2. Isolationsfehler-Sucheinrichtungen, diese sollen bei der schnellen Behebung des ersten Fehlers helfen Des Weiteren dürfen in IT-Systemen die folgenden Überwachungs- und Schutzeinrichtungen verwendet werden: 3. Differenzstrom-Überwachungseinrichtungen (RCMs) 4. Überstrom-Schutzeinrichtungen (LS-Sicherung) 5. Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (RCDs) Anmerkung: der Schutz bei zwei Fehlern in unterschiedlichen Außenleitern ist nur sichergestellt, wenn für jedes Verbrauchsmittel eine eigene RCD vorgesehen wird. Nach dem Auftreten eines ersten Fehlers müssen folgende Bedingungen für die Abschaltung der Stromversorgung im Falle eines zweiten Fehlers, der sich auf einem anderen Außenleiter ereignet, erfüllt werden: 1. Wenn die Körper durch Schutzleiter miteinander verbunden und gemeinsam über dieselbe Erdungsanlage geerdet sind, gelten die gleichen Bedingungen wie beim TN-System. 2. Wenn die Körper gruppenweise oder einzeln geerdet sind, gelten die gleichen Bedingungen wie für ein TT-System. E 11 3 4 Versuchsaufgaben Hinweis: Die Messungen 4.1. - 4.4. werden am Messplatz 1 durchgeführt, die Messungen 4.5.- 4.7. am Messplatz 2. 4.1 Funktionstest eines IT-Netzes (Messplatz 1) Bauen Sie die Schaltung nach Bild 1 auf bzw. kontrollieren Sie diese. (Die als "optional" gekennzeichneten Geräte sollen zuerst noch nicht angeschlossen werden.) LS RL L1 A L2 A L3 A V V V PE RM Z< RA optional RF CE a RV b optional RÜ RÜ Erde Bild 1 : Allgemeine Grundschaltung für Messplatz 1 für die Aufgaben 4.1 - 4.4 Erforderliche Geräte (Messplatz 1): * * * * * * * * * Dreiphasen-Anschlusseinheit mit Schaltern (Leybold-Platte, im Bild 1 nicht dargestellt) Transformator (IT-gerecht ohne Verbindung zwischen Sternpunkt und Erde) Grundplatte 1 (IT - Netz mit LS-Sicherung und symbolischen Leitungswiderständen je 2 ) Grundplatte 2 (3 Leitungsschutzschalter, variierbarer Erdableitwiderstand RA Grundplatten 3/1 und 3/2 (mit variierbaren Erdableitkapazitäten und -Fehlerwiderständen) Grundplatte 5/1 (Verbraucher, Körperschlussfehler "a" ( ....... Ω) und "b" ( ....... Ω) , RV = 3100 Ω) Grundplatte "Modellmensch" mit RM = ........ Ω und variierbarem RÜ 8 Messgeräte (Multimeter, Typ Metrahit) Grundplatten 6, 7, 8 mit verschiedenen Isolationsmessgeräten („ Z < “) 4.1.1. Inbetriebnahme der Anlage Betreiben Sie das Modellnetz zuerst ohne Isolationsmessgerät, ohne Verbraucher und ohne Modellmensch. Stellen Sie die Konfiguration nach Tabelle 1a ein. E 11 4 - Messen Sie alle Leiterströme und –Spannungen. CE (1,2,3) RF(1,2,3) RA (F) (k) () 0,10 330 50 0,66 47 50 0,66 / 0,22 / 0,10 47 / 150 / 330 50 Tabelle 1a: Messwerte bei fehlerfreiem Netz IL1 (mA) IL2 (mA) IL3 (mA) UL1-PE (V) UL2-PE (V) UL3-PE (V) - Beurteilen Sie die unterschiedlichen Ergebnisse in Bezug auf Netzgröße und -Symmetrie 4.1.2. Messung bei einem Fehler vernachlässigbarer Impedanz Überprüfen sie die Theorie, dass ein erster Fehler im IT-Netz nicht zu gefährlichen Fehlerströmen, jedoch zu bestimmten Veränderungen des Spannungspotentials aller Leiter führt. - Verbinden Sie dazu den Leiter L1 auf der Verbraucherseite direkt mit dem Schutzleiter (PE). - Messen Sie alle Leiterströme und –Spannungen bei den angegebenen Netzkonfigurationen. CE (1,2,3) RF(1,2,3) RA (F) (k) () 0,10 330 0 0,66 47 0 0,66 / 0,22 / 0,10 47 / 150 / 330 0 Tabelle 1b: Messwerte bei Erdschluss an L1 IL1 (mA) IL2 (mA) IL3 (mA) UL1-PE (V) UL2-PE (V) UL3-PE (V) - Inwiefern wird die die Theorie bei dem hier verwendeten Modell bestätigt? 4.1.3. Überprüfung der Normkonformität bei verschiedenen Netzkonfigurationen - Zeichnen Sie den Weg des Fehlerstroms Id bei einem Körperschluss vernachlässigbarer Impedanz (Erdschluss L1-PE) in diesem IT - Drehstromnetz. - Stellen Sie fest wo der Gesamtfehlerstrom Id messbar ist. - Übertragen Sie die zutreffenden Messwerte aus Tabelle 1b in Tabelle 1c. - Berechnen Sie anhand der geforderten Bedingung (RA * Id ≤ UL) den jeweils maximal zulässigen Erdableitwiderstand RA. CE (F) RF (k) RA () 0,10 330 0 0,66 47 0 Tabelle 1c: Kontrolle der Normkonformität Id(gem.) (mA) UL (Vorgabe) (V) RA max (ber.) () - Erreicht das vorhandene Modellnetz in beiden Konfigurationen die geforderten Werte? E 11 5 4.2 Messung bei direkter Berührung Überprüfen sie die Theorie, dass die direkte Berührung eines aktiven Leiters bei einem intakten ITNetz nicht zu einer gefährlichen Berührungsspannung führt. 4.2.1. Feststellung der Abhängigkeit der Messwerte von der Erdableitkapazität (CE ) - Bringen Sie anstatt der direkten Kabelverbindung den Modellmenschen in direkten Kontakt mit L1. - Messen Sie alle Leiterströme und –Spannungen sowie Berührungsstrom und –Spannung bei den angegebenen Netzkonfigurationen. CE RF RA RÜ IL1 IL2 IL3 UL1-PE UL2-PE UL3-PE (F) (k) () (k) (mA) (mA) (mA) (V) 0,10 150 0 10 0,22 150 0 10 0,66 150 0 10 0,10 150 0 0,22 0,22 150 0 0,22 0,66 150 0 0,22 Tabelle 2: Messwerte in Abhängigkeit von CE und RÜ - (V) (V) IB UB IB UB (gem.) (gem.) (ber.) (ber.) (mA) (V) (mA) (V) Erfassen Sie die Abhängigkeit des Stromes IB hinsichtlich der Größe des Netzes und hinsichtlich RÜ Tragen Sie die Funktionen IL1, IL2, IL3 = f (CE) für RF = 150 k und RÜ = 220 bzw. 10 kΩ auf. Tragen Sie die Funktionen IB = f (CE) für RF = 150 k und RÜ = 220 bzw. 10 k auf. Berechnen Sie den Körperstrom und die Körperspannung und vergleichen Sie diese mit den Messwerten. 4.3 Messungen bei indirekter Berührung (Körperschluss) Überprüfen Sie ob das Modell-IT-Netz in allen angegebenen Konfigurationen bei indirekter Berührung beim ersten Fehler sicher ist. - Verbinden Sie dazu die Grundplatte 5/1 („Gerät der Schutzklasse 1“) mit dem Netzmodell - Verbinden Sie die "Hand" des Modellmenschens mit dem "Metallgehäuse" des Modellgerätes. 4.3.1. Messwerte bei angeschlossenem fehlerfreien Verbraucher - Messen Sie alle Leiterströme und –Spannungen bei der angegebenen Netzkonfiguration. CE (1,2,3) RF(1,2,3) RA (F) (k) () 0,66 47 50 Tabelle 3a: Messwerte ohne Körperschluss IL1 (mA) E 11 IL2 (mA) IL3 (mA) UL1-PE (V) UL2-PE (V) UL3-PE (V) 6 4.3.2. Messwerte bei Körperschluss bei unterschiedlichen Erdableitkapazitäten (CE ) - Erzeugen Sie bei den folgenden Messungen mittels Steckbrücke einen Körperschluss bei "b". - Messen Sie die Ströme IL1, IL2, IL3, sowie IB (*) und UB beim unterschiedlichen CE, RA und RÜ. (*: Sollte die Anzeige stark schwanken, entfernen Sie auf Grundplatte 3/1 die Brücke an CE bei L3 für einige Sekunden) CE RF RA RÜ IL1 IL2 IL3 (mA) (mA) (mA) (F) (k) () (k) 0,10 150 800 10 0,22 150 800 10 0,66 150 800 10 0,10 0,22 150 800 0,22 150 800 0,22 0,66 150 800 0,22 Tabelle 3b: Messwerte in Abhängigkeit von CE und RÜ bei RA = 800 CE RF RA RÜ IL1 (mA) (F) (k) () (k) 0,10 150 50 10 0,22 150 50 10 0,66 150 50 10 0,10 0,22 150 50 0,22 150 50 0,22 0,66 150 50 0,22 Tabelle 3c Messwerte in Abhängigkeit von CE und RÜ bei RA = 50 - IB (mA) UB (V) * IB (mA) UB (V) Tragen Sie die Funktionen IB ; UB = f (CE ) für RÜ = 220 bzw. 10 k und RF = 150 k bei RA = 800 und 50 auf. 4.3.3. Messwerte bei unterschiedlichen Isolationsfehlerwiderständen (RF) - Messen Sie die Ströme IL1, IB und UB beim unterschiedlichem RF. (Körperschluss bei b) CE RF RA (F) (k) () 0,22 330 800 150 0,22 800 47 0,22 800 Tabelle 3d: Messwerte in Abhängigkeit von RF - RÜ (k) 0,22 0,22 0,22 IL1 (mA) IB (mA) Tragen Sie die Funktionen IB ; UB = f (RF ) für RÜ = 220 und CE = 0,22 µF bei RA = 800 auf. E 11 UB (V) 7 4.3.4. Messungen bei unterschiedlichem Erdableitwiderstand (RA ) - Messen Sie die in Tabelle 3d angegebenen Werte bei direkter Berührung von L1 bei verschiedenen Isolations-Fehlerwiderständen (Körperschluss bei "b") CE RF RA (F) (k) () 0,66 150 0 0,66 150 50 0,66 150 800 0,66 150 ∞ Tabelle 3e: Messwerte in Abhängigkeit von RA RÜ (k) 0,22 0,22 0,22 0,22 IL1 (mA) IB (mA) UB (V) - Tragen Sie die Funktionen IB, UB = f (RA) für CE = 0,66 F und RÜ = 220 auf. - Fassen Sie zusammen, welche Abhängigkeiten des Stromes IB es hinsichtlich der Größe des Netzes (CE, RF) und der Größe von RÜ und RA gibt und bei welchen Konfigurationen gefährlich hohe Werte auftreten. 4.4 Schutz durch Isolationsüberwachungsgeräte Bei den folgenden Messungen soll die richtige Funktion verschiedener Isolationsmessgeräte überprüft werden. 4.4.1. Messung mittels A - Isometer IRDH 265-4 - Entfernen Sie den Körperschluss und überbrücken Sie die Strommessgeräte IL1 bis IL3. Schließen Sie das o.g. Isometer (Grundplatte 6) an die bei Aufgabe 4.3. verwendete Schaltung an. Das Gerät beginnt nach Einschalten der Netzspannung sofort mit der ersten Messung, Zu diesem Zweck überlagert das Messgerät das Netz mit einem Gleichstrom je nach Größe des Netzes (CE !) kann das einige Sekunden in Anspruch nehmen. Notieren Sie den angezeigten Widerstandswert Notieren Sie ob ein Fehler (Signal 1 und ggf. Signal 2) angezeigt wird. wenn nach Änderung der Konfiguration kein neuer Wert erscheint, am A-Isometer "Reset" drücken Wenn sich der Wert verschlechtert, sollte er vom Messgerät automatisch aktualisiert werden Die Warnanzeige muss immer vom Bediener zurückgesetzt werden CE L1-L3 (F) RF L1 (k) 330 150 47 150 150 150 RF RF RA Anspr.Anspr.RF res Signal 1 Signal 2 L2 L3 wert RAW1 wert RAW2 (gem.) ja / nein ja / nein (k) (k) (k) () (k) (k) 330 330 0,10 800 50 30 150 150 47 47 0,66 150 150 800 50 30 0,10 150 150 50 330 330 0,10 800 50 30 47 150 330 Tabelle 4a: Messwerte mit dem A - Isometer IRDH 265-4 in Abhängigkeit von CE, RF und RA E 11 8 - Messen Sie bei Körperschluss auch die Werte UB und IB für Rü = 220 . CE RF RA Körper- Anspr.Anspr.RF res IB UB L1-L3 L1-L3 schluss wert RAW1 wert RAW2 (gem.) (mA) (V) (k) bei (F) (k) () (k) (k) 0,10 330 800 a 50 30 0,10 330 800 b 50 30 Tabelle 4a: Messwerte mit dem A - Isometer IRDH 265-4 bei Körperschluss Signal 1 Signal 2 ja / nein ja / nein - Beurteilen Sie die Wirksamkeit der Schutzmaßnahme für verschiedene Netzkonfigurationen. - Für welches Netz (mit welchen Konfigurationen) wäre die momentane Einstellung des Messgerätes zur Feststellung von Isolationsfehlern geeignet? 4.4.2. Messung mit A-Isometer D 207 M - Schaltung wie zuvor, entfernen Sie den Körperschluss und wechseln Sie das Isometer (Platte 7) - schließen Sie zur Kontrolle ein Ohmmeter an die vorgesehenen Buchsen an. (Polarität beachten) - Lesen Sie die Messwerte am D-207 ab. (Das Ohmmeter zeigt das 5-fache des wahren Wertes an) CE L1-L3 (F) 0,10 RF L1 (k) 330 150 47 RF L2 (k) 330 150 47 RF L3 (k) 330 150 47 RA () Anspr.-wert RAW1 (k) 800 40 RF res (k) Signal ja / nein 0,66 800 150 150 150 40 0,10 50 Tabelle 4c: Messwerte mit dem A - Isometer D-207 in Abhängigkeit von CE, RF und RA CE L1-L3 RF L1-L3 RA Anspr.-wert RF res Körper(F) (k) () schl. bei RAW1(k) (k) 0,10 330 800 b 40 Tabelle 4d: Messwerte mit dem A - Isometer D-207 bei Körperschluss IB (mA) UB (V) Signal ja / nein 4.4.3. Messung mit A - Isometer IRG 140 P - Schaltung wie zuvor, entfernen Sie den Körperschluss und wechseln Sie das Isometer (Platte 8) - Dieses Gerät kann keinen Widerstandswert anzeigen, es besitzt nur eine Fehlersignal-Anzeige CE L1-L3 (F) RF L1 RF L2 RF L3 RA (k) (k) (k) () 330 330 330 0,10 800 150 150 150 Tabelle 4e: Messwerte mit dem A - Isometer IRG 140 P CE L1-L3 (F) RF L1-L3 (k) RA () Anspr.-wert RAW1 (k) Körperschl. Anspr.-wert bei RAW1 (k) 40 IB (mA) 0,10 330 800 b 40 Tabelle 4f: Messwerte mit dem A - Isometer IRG 140 P bei Körperschluss E 11 Signal ja / nein UB (V) Signal ja / nein 9 Hinweis: wechseln Sie jetzt ggf. zu Messplatz 2. 4.5 Schutz im IT-Netz durch ein Isolationsmessgerät, Leitungsschutzschalter und RCD´s (Messplatz 2) LS RL L1 A L3 PE A Z< optional RA RF a RV b optional RM c RV d optional CE RÜ Erde Bild 2: Allgemeine Schaltung für die Aufgaben 4.5 - 4.7 (Die mit "optional" gekennzeichneten Geräte werden nicht für jeden Test benötigt.) Erforderliche Geräte (Messplatz 2): * * * * * * * * IT-Anschlusseinheit mit Schalter, LS-Sicherung ........ A, Leiterwiderstand ...... , variierbarem RA Platte mit Isolationsmessgerät "Isolationswächter", eingestellter RAW 5 kΩ Platte mit Erdableitkapazitäten (CE, je 0,1 µF) und Isolations-Fehlerwiderständen (RF, je 130 k) Platten mit FI-Schutzschalter (IΔN=30 mA) Platte "Modellmensch" mit RKörper = ........ Ω, 2 mal RArm = ........ Ω und variierbarem RÜ Platte mit Verbraucher („ 5 “ ), (Körperschluss bei a = ….. Ω, b = ….. Ω, RV ca. 3 kΩ ) Platte 5/2 mit Verbraucher, (Körperschluss bei c = ….. Ω, bei d = ….. Ω, RV ca.3 kΩ) 5 Messgeräte (Multimeter, Typ Metrahit) 4.5.1. Inbetriebnahme des IT-Netzes an Messplatz 2 Betreiben Sie das Netz zuerst ohne Isolationsüberwachung, ohne RCD, ohne Verbraucher und ohne Modellmensch. Kontrollieren Sie den Aufbau der Schaltung. Stellen sie die Konfiguration nach Tabelle 5a ein. E 11 10 - Schließen Sie die erforderlichen Messgeräte zum Messen des Leiterstromes IL1, des Stromes IRA (zwischen PE und Erde) sowie der Spannungen UL1-PE und UL2-PE an. - Das Isolationsmessgerät soll erst bei der 2. Messung angeschlossen werden. CE RF RA IsolationsFehler Messgerät. (F) (k) () 0,10 130 47 ohne ohne 0,10 130 47 ohne angeschlossen Tabelle 5a: Messwerte bei fehlerfreiem IT-Netz IL1 (mA) IRA (mA) UL1-PE (V) UL3-PE (V) - Vergleichen Sie die Höhe des Stromes IL1 ohne und mit angeschlossenem Isolationswächter. 4.5.2. Messung bei einem Fehler vernachlässigbarer Impedanz Überprüfen sie die Theorie, dass ein erster Fehler im IT-Netz nicht zu gefährlichen Fehlerströmen, jedoch zu bestimmten Veränderungen des Spannungspotentials aller Leiter führt. - Verbinden Sie dazu den Leiter L1 auf der Verbraucherseite direkt mit dem Schutzleiter (PE). - Messen die Sie Leiterströme und –Spannungen bei den angegebenen Netzkonfigurationen. CE RF RA Fehler (F) (k) () 0,10 130 0 L1 - PE Tabelle 5b: Messwerte bei Erdschluss von L1 IL1 (mA) IRA (mA) UL1-PE (V) UL3-PE (V) - Notieren Sie Ihre Beobachtungen. 4.5.3. Überprüfung der Normkonformität dieses IT-Netzes - Skizzieren Sie den Weg des Fehlerstroms bei einem Körperschluss vernachlässigbarer Impedanz (z.B. Erdschluss L1-PE) in diesem IT - Drehstromnetz. - Stellen Sie fest wo der Gesamtfehlerstrom Id messbar ist. - Übertragen Sie den zutreffenden Messwert aus Tabelle 5b in Tabelle 5c. - Berechnen Sie anhand der geforderten Bedingung (RA * Id ≤ UL) den jeweils maximal zulässigen Erdableitwiderstand RA. CE RF RA (F) (k) () 0,1 130 0 Tabelle 5c: Kontrolle der Bedingung RA * Id ≤ UL Id(gem.) (mA) - Erreicht das vorhandene Modellnetz die geforderten Werte? E 11 UL (Vorgabe) (V) RA max (ber.) () 11 4.6. Verhalten des IT-Systems bei Auftreten eines zweiten Fehlers Bei Auftreten eines zweiten Fehlers ist auch das IT-Netz nicht mehr als sicher anzusehen. Je nachdem ob der zweite Fehler denselben oder einen anderen Leiter betrifft muss hier das Netz oder der betroffene Verbraucher ggf. sofort abgeschaltet werden. 4.6.1. Messungen bei einem Körperschluss und einem Fehler in einer Netzzuleitung Testen Sie das IT-Netz zuerst ohne FI-Schutzschalter. Achten Sie bei Ihrem weiteren Vorgehen auf die Einhaltung einer Bus-artige Netzstruktur und schließen Sie weitere Verbraucher als Abzweige vom Hauptnetz an (siehe Bild 2). - Schließen Sie zuerst den Verbraucher mit der Vorsatzplatte 5 an. - Stellen Sie eine Verbindung zwischen der "Hand" des Modellmenschen und dem "Verbrauchergehäuse" her. Belassen Sie bei allen weiteren Tests RÜ bei 220 . - Verbinden Sie das Ende der Leitung L1 (bzw. L3 laut Tabelle 6a) mit PE. - Messen Sie die angegebenen Ströme und Spannungen für verschiedenen Fehlerkombinationen - Kontrollieren Sie ob das A-Isometer alle ersten Fehler erfasst und ob die LS-Sicherung auslöst. Achtung! Es könnte vorkommen dass ein Fehlerstrom > 1 A auftritt, der die LS-Sicherung nicht sofort auslöst, jedoch gefährlich für die verwendeten Bauteile ist. Er kündigt sich durch Geräusche an der LSSicherung an. Bitte sofort ausschalten! Vor Beginn der Messungen beim Messgerät für IL1 den 20A-Messbereich einstellen! Den Körperschluss a bzw. b immer erst nach dem Einschalten des Netzes stecken! RA Körper- Verbind. IL1 IRA schluss PE bei zu (A) (mA) () 1000 ohne ohne a ohne L1 a L1 b L1 a L3 b L3 Tabelle 6a: Messwerte bei zwei Fehlern UL1-PE UL3-PE UB (V) (V) (V) LS – Auslös. ja / nein RISO Meldung ja / nein ! ! - Interpretieren Sie die Messergebnisse. 4.6.2 Verhalten des Systems bei Verwendung eines FI-Schutzschalters - Skizzieren Sie den Weg des Fehlerstromes für einen Körperschluss bei "a" und einer gleichzeitigen Verbindung zwischen L1 und PE am Ende der Leitung. - Diskutieren Sie wo der FI-Schutzschalter angeschlossen werden muss, damit dieser anstatt dem LSSchalter auslöst. Neben der höheren Sicherheit besteht der Vorteil darin, dass der RCD beim 2. Fehler dann nur das wirklich defekte Gerät abschalten würde statt dem gesamten IT-Netz. E 11 12 Achtung! Es könnte vorkommen dass ein Fehlerstrom > 1 A auftritt (siehe 4.6.1.)! RA Körper- Verbind IL1 IRA UL1-PE UL3-PE UB RCD schluss PE Auslös. bei zu (A) (mA) (V) (V) (V) ja / nein () 1000 ohne L1 00 a L1 b L1 a L3 b L3 Tabelle 6b: Messwerte für einen Verbraucher bei zwei Fehlern, mit FI-Schutz LS – RISO Auslös. Meld. ja / nein ja / nein ! ! Falls der FI-Schutzschalter nicht in beiden kritischen Fällen ausgelöst hat, korrigieren Sie dessen Position und wiederholen Sie die Messungen. 4.7. Schutz bei zwei Verbrauchern - Nutzen Sie die Schaltung von Messung 4.6, entfernen Sie ggf. den Erdkurzschluss und den Körperschluss. - Schließen Sie jetzt einen zweiten Verbraucher (5/2) an das Ende des IT-Netzes an (siehe Bild 2) und verbinden Sie diesen mit dem anderen Arm des Modellmenschens. 4.7.1. Verhalten des Systems bei zwei Körperschlüssen - Skizzieren Sie den Stromverlauf für einen Körperschluss a bei Verbraucher 1 und Körperschluss d bei Verbraucher 2. Überlegen Sie, wo der FI-Schutzschalter eingebaut werden sollte. Achtung! Es könnte vorkommen dass ein Fehlerstrom > 1 A auftritt (siehe 4.6.1.) RA Körper- Körper- IL1 IRA UL1-PE schl. 1 schl. 2 bei bei (A) (mA) (V) () 1000 ohne ohne ohne c a c b c b d a d Tabelle 7a: Messwerte für zwei Verbraucher UL3-PE UB (V) (V) RCD LS – RISO Auslös. Auslös. Meld. ja / nein ja / nein ja / nein ! ! - Interpretieren Sie die Messergebnisse im Zusammenhang mit dem Schaltbild. - Falls der FI-Schutzschalter nicht in allen kritischen Situationen ausgelöst hat, diskutieren Sie ob eine andere Position oder ein zweiter RCD nützlich wäre und wo der Anschluss erfolgen müsste. - (Optional: Testen Sie Ihre Schaltung!) E 11 13 4.7.2. Verhalten des Systems bei Körperschluss und gleichzeitiger direkter Berührung - Nutzen Sie wieder die Schaltung von Bild 2, jedoch ohne den 2. Verbraucher. Entfernen Sie ggf. den 2. RCD und den Körperschluss (Steckbrücke) - Schließen Sie den Arm des Modellmenschens an das Ende des Leiters L1 (hinter dem RCD) an. - Skizzieren Sie das Ersatzschaltbild für einen Körperschluss a bei Verbraucher 1 und eine direkte Berührung des Leiters L1 durch den Modellmenschen. Diskutieren Sie ob hier für den Modellmenschen eine Gefahr bestehen könnte. Führen Sie die Messungen nach Tabelle 7b aus (zuerst ohne Körperschluss). Achtung! führen Sie die Messung in Zeile 2 zügig aus und entfernen Sie danach sofort den Körperschluss, um die Bauelemente nicht zu überlasten. Für den 2. Teil der Tabelle schließen Sie den Arm des Modellmenschens in der Mitte des Netzes vor dem FI-Schutzschalter (z.B. am Isolationstester) an. Testen Sie wieder alle 3 Zustände. - Falls der FI-Schutzschalter nicht in allen kritischen Situationen ausgelöst hat, diskutieren Sie ob eine andere Position oder ein zweiter RCD nützlich wäre und wo der Anschluss erfolgen müsste. - (Optional: Testen Sie Ihre Schaltung!) Im 3. Teil der Tabelle testen Sie die Situation ohne angeschlossenen FI-Schutzschalter. Achtung! Es könnte vorkommen dass ein Fehlerstrom > 1 A auftritt (siehe 4.6.1.) RA Körper- Berüh- IL1 IRA UL1-PE UL3-PE UB RCD 1 schl. 1 rung Auslös. L1 bei (A) (mA) (V) (V) (V) ja / nein () ohne Ende 1000 a Ende b Ende ohne Mitte 1000 a Mitte FI-Schutzschalter überbrückt a Mitte ! Tabelle 7b: Messwerte bei Körperschluss und direkter Berührung LS – RISO Auslös. Meld. ja / nein ja / nein ! ! Diskutieren Sie anhand des Schaltbildes den Weg des Fehlerstromes bei direktem Berühren des Leiters am Ende oder in der Mitte des Leiters L1 Hinweis: Wechseln Sie jetzt ggf. zu Messplatz 1. 4.8. Zusammenfassung - Notieren Sie nach Absolvierung aller Messungen als Zusammenfassung nochmals alle Situationen, die zu einer Gefahr für den Modellmenschen werden können und nennen Sie Maßnahmen, mit denen das verhindert werden kann. E 11 14 5 Vorbereitungsaufgaben 1. Welche Maßnahmen gibt es zum Schutz gegen direktes Berühren? 2. Welche Maßnahmen gibt es zum Schutz bei indirektem Berühren? 3. Erläutern Sie die verschiedenen Netzformen! 4. Nennen Sie Anwendungsgebiete des IT - Systems und deren Besonderheiten! 5. Welche Schutzmaßnahmen sind im IT - System zulässig? 6. Erläutern Sie die prinzipielle Wirkungsweise eines Isolationsüberwachungsgerätes! 6 Literatur /1/ DIN VDE 0100 - 410 /2/ DIN VDE 0100 - 540 /3/ DIN VDE 0100 - 600 /4/ Hofheinz, Wolfgang: Schutztechnik mit Isolationsüberwachung, 4. Auflage, Berlin; Offenbach; VDE - Verlag, 1993 /5/ Kiefer, G.; Schmolke, H.,: VDE 0100 und die Praxis: 15. Auflage, Berlin; Offenbach, VDEVerlag, 2014 /6/ Hösl, Alfred;: Elektroinstallation, 18. Auflage, Heidelberg, Hütig Verlag, 2003, S87 - 91 /7/ Unfallverhütungsvorschrift VBG 4 (neu: DGUV-V3) /8/ /9/ Hörmann / Niehaus / Schröder : Schnelleinstieg in die neue DIN VDE 011-410 (VDE 0100-410): 2007-06, VDE - Verlag, 2007 Hofheinz, Wolfgang: Fehlerstromüberwachung in elektrischen Anlagen, 2002 E 11
© Copyright 2024 ExpyDoc
