Fragen zur Netzinnen- sowie Schleifenimpedanz

[m.fessler]

Schönen Guten Tag,

bin branchenfremd und versuche bei der Thematik Netzinnen- sowie Schleifenimpedanz aus Interesse mein Halbwissen etwas zu verbessern.
Dabei haben sich ein paar Fragen ergeben - vielleicht wäre jemand so nett und könnte mir dabei helfen:

- Schleifenimpedanz, Netzinnenimpedanz oder ...widerstand? Man liest irgendwie überall was anderes.
Wie heißt es korrekt und was ist eigentlich vereinfacht gesagt der Unterschied zwischen Impedanz und Widerstand?
- In Beiden Fällen wird die ganze Strecke bis zum Trafo (des Netzanbieters) gemessen - richtig?
- Die Netzinnenimpedanz darf nicht zu hoch sein, damit der LS nicht verzögert oder sogar gar nicht auslöst - korrekt?
- Warum ist die Schleifenimpedanz eigentlich wichtig, wenn ein möglicher L/PE Schluss oder Abfluss ohnehin ein FI erkennen würde?
Wäre nicht gerade eine höhere Schleifenimpedanz von Vorteil, da dann ein möglicher Berührungsstrom niedriger ausfällt?
Oder schaut man, dass sie möglichst klein ist, da man nicht weiß ob der Widerstand sich auf dem Außenleiter oder auf dem Schutzleiter befindet?
- Wir haben hier ein TT-System. Macht da überhaupt eine Messung der Schleifenimpedanz Sinn?
Da misst man dann ja quasi den Potentialunterschied zwischen Haus- und Trafoerdung mit - nicht?

Wäre toll wenn mir da jemand weiterhelfen könnte.
Vielen lieben Dank,
Grüße Martin

 

[EBC41]

was ist eigentlich vereinfacht gesagt der Unterschied zwischen Impedanz und Widerstand?

Wenn man nur ohmsche (reelle Widerstände) einrechnet, spricht man von Netzinnenwiderstand.
In der Praxis haben Leitungen und auch der Trafo auch induktive Anteile, deshalb bei Wechselstrom sinngemäß Netzimpedanz.
Die Impedanz ist die geometrische Summe aus Wirk- und Blindanteil. (Pythagoras)

n Beiden Fällen wird die ganze Strecke bis zum Trafo (des Netzanbieters) gemessen - richtig?

Ja, von der Messstelle, zum Beispiel einer Steckdose, alles was davor liegt, die ganze Schleife inclusive Trafo.

Schleifenimpedanz über den PE, Netzinnenwiderstand /-Impedanz über N.

- Die Netzinnenimpedanz darf nicht zu hoch sein, damit der LS nicht verzögert oder sogar gar nicht auslöst - korrekt?

Ja.

Warum ist die Schleifenimpedanz eigentlich wichtig, wenn ein möglicher L/PE Schluss oder Abfluss ohnehin ein FI erkennen würde?

Bei Einsatz eines FI / RCD ist die Schleifenimpedanz nicht so kritisch, da auch mit höheren Werten, wie in einem TT-Netz, der RCD in der vorgeschriebenen Zeit auslöst.

Wäre nicht gerade eine höhere Schleifenimpedanz von Vorteil, da dann ein möglicher Berührungsstrom niedriger ausfällt?

Nein.

- Wir haben hier ein TT-System. Macht da überhaupt eine Messung der Schleifenimpedanz Sinn?

Im TT-Netz misst man damit praktisch die Reihenschaltung aus Trafoerdung und Hauserdung. (Die Impedanzen der Leitungen sind wesentlich kleiner).

Hier darf auch ein gewisser Maximalwert nicht überschritten werden, damit die Abschaltung durch RCDs sicher klappt.

In der fachlichen Praxis ist es aber besser, im TT-System die niederohmige Verbindung aller Schutzleiteranschlüsse zur PA-Schiene / Haupterdungsschiene zu überprüfen. Und auch den Ausbreitungswiderstand des Fundamenterders zu bestimmen.

Da misst man dann ja quasi den Potentialunterschied zwischen Haus- und Trafoerdung mit - nicht?

Da sollte eigentlich kein Potentialunterschied sein, wenn die Anlage fehlerlos ist.

 

[Octavian1977]

Die Schleifenimpedanz darf zusätzlich auch nicht zu gering sein.
Denn eine geringe Impedanz (Z) ergibt auch einen hohen Kurzschlußstrom und je höher dieser ist um so größer der Schaden den dieser anrichtet.
Der Kurzschlußstrom muß so hoch sein damit die Sicherung rechtzeitig auslöst und so niedrig, daß er keinen Schaden anrichtet.

Auch im TT Netz ist dieser wichtig denn es gibt ja auch Analgenteile ohne FI wie z.B. die Leitung ab HAK bis nach dem Zähler.
Dies macht ein TT Netz im Bezug auf den Schutz auch zum Problemfall.

Aufgrund der hohen Impedanz L-PE im TT Netz ergibt sich eben auch eine hohe Berührugsspannung bis zu 100% ->230V.
Im TN Netz nur maximal 50% ->115V
aus dem Grund sind im TT Netz auch 0,2s Abschaltzeit und nicht 0,4s ein zu halten.

Die VDE gibt für Hauptstromkreise eine Abschaltzeit von 1s(TT) / 5s (TN) vor, diese Zeiten sind äußerst kritisch zu betrachten da ein Kurzschluß der 1s oder sogar 5s bestehen bleibt erheblichen Schaden anrichtet.
Meines Erachtens sind mehr als 0,2s nicht akzeptabel.

 

[Drehfeld]

Die VDE gibt für Hauptstromkreise eine Abschaltzeit von 1s(TT) / 5s (TN) vor, diese Zeiten sind äußerst kritisch zu betrachten da ein Kurzschluß der 1s oder sogar 5s bestehen bleibt erheblichen Schaden anrichtet.
Meines Erachtens sind mehr als 0,2s nicht akzeptabel.

Der Kurzschluss muss natürlich abgeschaltet werden, bevor er Schaden anrichtet. Die entsprechende maximale Abschaltzeit kann berechnet werden und hängt u.a. von der Höhe des Kurzschlussstroms und der Leitungsquerschnitte ab.
Die VDE fordert aber zusätzlich noch eine Obergrenze von 5s (1s), auch wenn der betrachtete Kurzschluss länger wüten könnte ohne Schaden anzurichten.
Diese Obergrenze gilt mWn auch nur bei einem Schluss L-PE und nicht bei L-N.
Wahrscheinlich geht es hierbei um Personenschutz.

 

[Octavian1977]

Die Obergrenze von 5s wird auch noch mal in der 0100-530 wiederholt in der Schlüsse zwischen L N und L L Behandelt werden.
aber auch hier geht es nur um die Isolierung der Leitungen und daß diese nicht zu heiß werden.
Bei einem Lichtbogen oder auch einem Schluß über ein fremdes leitfähiges Teil ist die Temperatur der Isolierung aber uninteressant.

in der 410 geht es tatsächlich um L-PE, L-PA, L-Körper schlüsse und bei der Zeit nur um den Schutz vor gefährlicher Spannung.

 

[Drehfeld]

Kann es sein, dass die Formel zur Berechnung der Abschaltzeit nur bis 5s gültig ist? Bei dieser Formel wird ja die Wärmeabgabe an die Umgebung vernachlässigt. Bei längeren Zeiten spielt diese aber zunehmend eine Rolle…

 

[Octavian1977]

längere Zeiten als 5s sind gar nicht zulässig und auch diese Zeit ist für einen ausreichenden Brandschutz erheblich zu lang.

 

[Drehfeld]

Also, wenn tatsächlich auch für Schlüsse L-N eine Maximalzeit von 5s gilt, kann ich mir das nur so erklären, dass die bei Kurzschlüssen zulässige Leitergrenztemperatur von z.B. 160°C (PVC) nicht zu lange anstehen soll...

 

[Octavian1977]

Das dürfte durchaus so gedacht sein, nur an der Kurzschlußstelle wird dabei eben entsprechend ein Lichtbogen stehen oder eine Verbindung sein die durch deren Erhitzung einen Brand entstehen lässt.

 

[Drehfeld]

Ich verstehe, was du meinst. Diese Fälle scheinen in der Praxis aber wohl so selten zu sein, dass sie in der VDE keine Berücksichtigung finden. Ich könnte mir vorstellen, dass aus einem solchen Lichtbogen schnell ein vollständiger Kurzschluss wird… keine Ahnung

 

[Octavian1977]

Nö leider nicht.
So ein Lichtbogen brennt immer weiter bis er abgeschaltet wird.

Hatte so was hier schon, erst ein L1-N Lichtbogen und er frisst sich dann weiter bis die Plasmawolke auch L2 und L3 erreicht und dann auch hier stehende Lichtbögen erzeugt, das Ding wird immer heißer und wenn da die 6kA nicht ausreichen zum Abschalten bleibt das Teil bestehen bis alles abgebrannt ist.
Da in großen Schaltanlagen 6kA nur eine geringe Überlast bedeuten schaltet da gar nichts ab, dafür haben diverse Hersteller Analgen entwickelt die Lichtbögen erkennen und dann eine Schnell Abschaltung herbeiführen.

In der Hausinstallation führen 6kA natürlich zu einer schnellen Abschaltung, nur sind da die Innenwiderstände der Quellen zu hoch, daß solche Ströme zustande kommen.

 

[ego1]

längere Zeiten als 5s sind gar nicht zulässig

Sagt jetzt genau wer?
Ich meine, außer dir...

 

[Drehfeld]

Wie willst du das aber praktisch verhindern? Wenn du jetzt einen Lichtbogen hast, der z.B. mit 10A brennt, schaltet ein B16-Automat überhaupt nicht ab, aber es entstehen immerhin 2300W Wärmeleistung.

 

[Drehfeld]

Sagt jetzt genau wer?
Ich meine, außer dir...

Habe das jetzt so verstanden, als würde das in der VDE 0100-530 stehen. Kann ich leider nicht überprüfen.

 

[Octavian1977]

in der 530 nur als Verweis auf die 0100-410:
411.3.2.3
In TN-Systemen ist eine Abschaltzeit nicht länger als 5 s für Verteilungsstromkreise und für nicht unter 411.3.2.2 fallende Stromkreise erlaubt.

411.3.2.4
In TT-Systemen ist eine Abschaltzeit nicht länger als 1 s für Verteilungsstromkreise und für nicht unter 411.3.2.2 fallende Stromkreise erlaubt.

Die 410 nennt diese Zeiten aber im Bezug auf den Schutz vor elektrischem Schlag, jeglicher Brandschutz ist in dieser nicht berücksichtigt.
Der Teil 520 der sich auf Schutz vor Überlast bezieht verweist auf die Zeiten der 410 sowie auf die 430 in der dann folgendes zu lesen ist:
"Für Kabel, Leitungen und isolierte Leiter müssen alle Ströme, hervorgerufen durch einen Kurzschluss an einem beliebigen Punkt des Stromkreises, in einer Zeit unterbrochen werden, bei der die Isolierung der Leiter nicht die erlaubte Grenztemperatur überschreitet."
Weiter unten in der Norm kann man diese zulässige Zeit dann noch berechnen, aber auch hier wird der Schaden durch anstehenden Kurzschluß an der Schadstelle selbst nicht berücksichtigt.

 

[Drehfeld]

Also sind längere Zeiten im Kurzschlussfall (L-N) sehr wohl zulässig, solange die Grenztemperatur nicht überschritten wird!

 

[Octavian1977]

Nein, weil die 5s im Bezug auf den Schutz vor elektrischem Schlag als Obergrenze für Verteilerstromkreise gelten und für Endstromkreise 0,4s. (TN Netz)

Zusätzlich ist es ganz nett was die Norm da schreibt aber eine solch lange Zeit birgt erhebliche Gefahren durch Entstehung von Bränden an der Kurzschlußstelle, auch wenn die Leitung unterwegs dadurch nicht abbrennt.

 

[Melle]

dafür haben diverse Hersteller Analgen entwickelt die Lichtbögen erkennen und dann eine Schnell Abschaltung herbeiführen.

z.B sowas hier. Da wird auch sehr gut veranschaulicht, was so ein Lichtbogen für eine Gewalt entwickeln kann und welche Energiemengen da frei werden.

Oder hier von Eaton:

 

[ego1]

Die 410 nennt diese Zeiten aber im Bezug auf den Schutz vor elektrischem Schlag, jeglicher Brandschutz ist in dieser nicht berücksichtigt.

Bingo!
Du hast dir die Erklärung warum das mit deinen 5sec. nicht stimmt selber gegeben!

Jetzt wäre es noch ganz nett, wenn du dir das auch irgendwo abspeichern würdest, und nicht in wenigen Wochen diese falsche Behauptung wiederholen würdest!

 

[Octavian1977]

Trotzdem bleibt die Obergrenze erst mal bei den 5s denn die Normen für den Schutz aus anderen Gründen beziehen sich auf diese Zeiten aus der 410 und nur weil andere Normen gar keine Grenzzeiten oder höhere zulassen, heißt das noch lange nicht, daß man auf den Schutz vor elektrischem Schlag verzichten darf.
Eine Norm zum Schutz der Anlage vor Lichtbögenauswirkungen kenn ich nicht und für diese ist diese Grenzzeit eben wesentlich zu lang.