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Differenzstrommessung - Wichtigste in Kürze !

Aktualisiert: 28. Mai 2022

Die Auswahl an Differenzstromzangen ist riesig geworden!

Auf dem Bild sind folgende Zangen zu sehen: Metrel MD 9272 - Megger DCM305E - Hioki CM4002 - Benning CM 9-2 - Chauvin Arnoux CA F65 - Fluke 368 FC - Beha-Amprobe ALC-110




Einführung

In der Niederspannungs-Installationsverordnung, NIV (SR. 734.27) Art. 3 (Grundlegende Anforderungen an die Sicherheit) steht, dass Elektroinstallationen regelmässig kontrolliert werden müssen. Ausserdem wird in der NIV im Art. 37 (a-f) die Anforderungen an den Sicherheitsnachweis ausgelegt (a-f). Im Art.13 der Verordnung des UVEK (Eidgenössische Departement für Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation) vom 30. April 2018 definiert den Technischen Inhalt des Sicherheitsnachweises.


1 Der Sicherheitsnachweis muss neben den Angaben nach Artikel 37 Absatz 1 NIV alle technischen Angaben enthalten, die für die Beurteilung der Sicherheit einer elektrischen Ins­tallation notwendig sind. 2 Als notwendige Angaben gelten insbesondere: a. die Werte der Isolationsmessung oder, wenn das Ausschalten bei einzelnen Verbrauchergruppen aufgrund der angeschlossenen Verbraucher schwierig oder unverhältnismässig ist, des Differenzstroms b. die Beschreibung der Schutzmassnahmen und Schutzor­gane und deren Beurteilung 3 Bei der periodischen Kontrolle von elektrischen Installationen, deren Isolations-widerstände dauernd durch geeignete Einrichtungen wie Fehlerstromschutzschalter für maximal 30 mA Nennauslösestrom überwacht werden, kann auf die Angabe der Werte nach Absatz 2 Buchstabe a verzichtet wer­den. 4 Nach Ausführung von Service- und Reparaturarbeiten im Sinne von Artikel 15 Absatz 4 NIV kann auf eine Isolationsmessung verzichtet werden.

Also ist bei einer periodischen Kontrolle auch eine Differenzstrommessung anstelle einer Isolationsmessung zulässig.


Was aus diesem Artikel des UVEK manchmal Fachleute aus der Praxis Interpretieren ist erstaunlich. Merke: Es ist nie "schwierig oder unverhältnismässig" in einem Einfamilienhaus. Fehlende Organisation sollte nicht als "schwierig oder unverhältnismässig" beachtet werden!



Grundlagen - Knotenpunktsatz / 1.Kirchhoffsches Gesetz


In einem Knotenpunkt eines elektrischen Netzwerkes ist die Summe der zufließenden Ströme gleich der Summe der abfließenden Ströme. Kommt Ihnen bekannt vor?

Genau, auf diesem Gesetz funktioniert auch der Fehlerstromschutzschalter / RCD, von engl. Residual Current Device.




In jeder elektrischen Anlage fliesst ein Teil des Stroms durch den Schutzleiter zur Erde. Diesen Strom bezeichnet man im Allgemeinen als Differenzstrom. Strom fliesst meistens über die die Leiter umgebende Isolierung und die EMV-Filter, die elektronische Geräte in Privat- und Büroanwendungen schützen.

Bei durch Fehlerstromschutzschaltern (RCD) geschützten Stromkreisen kann eine Differenz unnötiges und intermittierendes Auslösen verursachen. Im Extremfall kann er zu einem Spannungsanstieg in zugänglichen stromführenden Teilen führen.



Gehen wir auf die Ursachen suche


Eine Isolierung von Leitungen hat sowohl einen elektrischen Widerstand als auch eine Kapazität und leitet Strom auf beiden Wegen. Durch den hohen Widerstand der Isolierung sollte die Höhe des Stromes sehr gering sein. Wenn die Isolierung jedoch durch Alterung oder Beschädigung an Isoliereigenschaften verliert, nimmt der Widerstand ab und es kann ein höherer Strom fliessen. Hinzu kommt, dass längere Leiter eine höhere Kapazität besitzen, was zu höherem Differenzstrom führt. Daher empfehlen Hersteller von Fehlerstromschutzschaltern Einweg-Speisekabellängen von maximal 80 m.



Elektronische Geräte verfügen heute über Filter zum Schutz vor Überspannung und anderen Störungen. Diese Filter besitzen normalerweise Eingangskondensatoren, die zur Erhöhung der Gesamtkapazität der Verkabelung führen, wodurch sich wiederum die Höhe des Differenzstroms insgesamt erhöht.



Differenzströme Reduzieren


Wie lassen sich die Auswirkungen von Differenzstrom minimieren oder vollständig beseitigen?

Messen Sie erst mal den Differenzstrom und identifizieren Sie die Quelle.

Hierzu kann eine sogenannte "Leckstrommesszange" verwendet werden. Diese ähneln sehr den Strommesszangen zur Messung von Lastströmen, liefern jedoch wesentlich bessere Ergebnisse beim Messen von Strömen unter 5 mA. Mit den meisten Strommesszangen können solche niedrigen Ströme nicht erfasst werden und sind somit nicht geeignet für die Messung des Differenzstromes.

Wenn Sie die Klemmbacken einer Strommesszange an einem Leiter anbringen, hängt der angezeigte Strommesswert von der Stärke des elektromagnetischen Wechselfelds ab, das die Leiter umgibt.

Um niedrige Ströme genau zu messen, ist es äusserst wichtig, dass die Kontaktflächen der Klemmbacken keinerlei Schäden aufweisen, sauber und während der Messung vollständig geschlossen (kein Luftspalt dazwischen) sind.

Die Strommesszange erfasst das magnetische Feld, das Leiter wie ein einadriges Kabel, ein drahtbewehrtes Kabel, eine Wasserleitung usw. oder die gepaarten Aussen- und Neutralleiter eines Einphasen-Schaltkreises oder alle stromführenden Leiter eines dreiphasigen Stromkreises umgibt.

Beim Messen der gruppierten stromführenden Leiter eines Stromkreises heben sich die durch die Lastströme erzeugten Magnetfelder gegenseitig auf. Alle Stromunsymmetrien werden durch Differenzstrom der Leiter nach PE / SPA bzw. Erde oder an andere Orte verursacht.

Die verwendete Strommesszange sollte Ströme von weniger als 0,1 mA erfassen können.


Beispiel Differenzstrom

Wenn Sie beispielsweise eine Messung an einem 230-V-Wechselstromkreis durchführen und Sie messen einen Differenzstrom von 0,30 A (300 mA). Dieser Wert steht für eine Isolationsimpedanz von: 230 V/0,30A) = 0,767 MΩ. (Ohmsches Gesetz R=U/I)


Mithilfe einer Strommesszange kann man viele sich ändernde Ströme und Wechselströme messen, die während eines Tests durch einen Leiter fließen. Wenn Telekommunikationsgeräte vorhanden sind, kann der von der Strommesszange angezeigte Wert erheblich höher sein als der Wert, der bei einer Isolationsimpedanz von 50 Hz erhalten wird. Der Grund hierfür ist, dass Telekommunikationsgeräte normalerweise über Filter verfügen, die funktionale Erdungsströme produzieren und andere Geräte, die Oberschwingungen usw. erzeugen. Sie können den charakteristischen Differenzstrom bei 50 Hz nur mit einer Strommesszange messen, die über einen engen Band-Pass-Filter verfügt, um Ströme mit anderen Frequenzen zu entfernen.




Periodische Kontrolle


Die Differenzstrommessung kann bei einer periodischen Kontrolle eingesetzt werden, wenn es wirklich "schwierig oder unverhältnismässig" ist die Anlage auszuschalten.

Das Netzsystem der Anlage muss TN-S sein.

Die Anlage muss auf Nennlast laufen (je mehr desto besser).

Da es in der heutigen Zeit mit zunehmender Informationstechnologie Datenzentren und Co. nicht immer ganz einfach ist eine Isolationsmessung durchzuführen, da man die Anlage spannungsfrei schaltet muss, ist die Differenzstrommessung eine gute alternative ABER ersetzt nicht die Isolationsmessung!

Bei der Differenzstrommessung wird somit die Anlage nicht ausgeschaltet, sondern die Anlage muss im Betrieb sein.



Messung

  1. Kontrolle vom Aussenleiter - fliesst ein Strom - ist die Anlage eingeschalter?

  2. Alle Aktive Leiter werden jetzt mit der Zange gemessen

  3. Kontrollmessung auf dem Schutzleiter


Differenzstrom Grenzwerte:

  • Bis 30mA - Wert in Ordnung, Messwerte sind festzuhalten

  • 30 mA bis 300mA - Irgendetwas stimmt hier nicht, die Ursache ist zu suchen und zu begründen

  • ab 300 mA - Hier ist eine Isolationsmessung zwingend



Fazit


Die Differenzstrom ist kein Ersatz von einer Isolationsmessung.

Sie ist lediglich eine Alternative zur Isolationsmessung für den Elektrofachmann.

Dazu braucht es ein breites und fundiertes Wissen.






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