Sternpunkterdung? Frage

[mhe]

Fragen eines schwachstromlastigen Fernsehschraubers:

• Wenn es keinen Grenzwert gibt, wie bezeichnet man dann den in DIN VDE 0100-540, Absatz 543.6 und 543.7 genannten Wert von 10 mA?

nach meinem Verständnis geht es hier um den erlaubten Ableitstrom von Betriebsmitteln (Schutzleiterstrom im "normalen Betrieb"?)
Wird das nicht auch durch die "Messung des Schutzleiterstroms nach DIN VDE 0701‑0702 Abschnitt 5.5" geprüft.
Hier verwende ich das beschriebene Differenzstrommessverfahren und Stichproben ergeben plausible Ergebnisse.
Am hier besprochenen ZEP möchte ich die Dauerüberwachung (per modbus und Langzeit-Speicherung als "timeseries" zur Analyse und Alarmierung).

• Die DIN EN 50310 (VDE 0800-2-310) lassen wir besser außen vor aber gibt es nicht auch noch in der DIN EN 61140 (VDE 0140-1) Grenzwerte?

Dazu ein Zitat aus dem unter Einspruchsfeuer stehenden Entwurf von E DIN EN 50310 (VDE 0800-2-310, Beibatt 1):2023-12, mit dem die EN 50310 verständlicher sein soll:
3.1.13
zentraler Erdungspunkt
ZEP
in TN- und TT-Systemen mit Mehrfacheinspeisungen werden die Sternpunkte der parallelen Spannungsquellen
über einen isolierten Leiter an einem zentralen Punkt geerdet. Dieser Punkt wird als zentraler Erdungspunkt
(ZEP) bezeichnet und muss in der Niederspannungshauptverteilung angeordnet werden
Die Festlegung auf Anlagen mit Trafo weicht von der normativen Definition doch etwas ab.

Das ist der ZEP von dem ich spreche, da ich folgende Forderung erfüllen möchte:

Quelle: "VDE 0100 und die Praxis" VDE-Verlag
12.6.2.2 Mehrfacheinspeisung
Das Thema „Mehrfacheinspeisung“ hat bereits VDE 0100‑100 im Abschnit 312.2.1.2 ein Jahr zuvor (die Herausgabe erfolgte im Juni 2009) aufgegriffen. Dort wurde für das TN-System festgelegt, dass bei Mehrfacheinspeisungen die Sternpunkte der parallelen Spannungsquellen (bzw. Transformatoren) nicht direkt geerdet werden, sondern über einen isolierten Leiter mit einem zentralen Erdungspunkt (ZEP) in der Niederspannungshauptverteilung verbunden werden sollen (Bild 12.28).
...
b) der Leiter, der die Sternpunkte der Transformatoren oder Generatoren
untereinander verbindet, muss isoliert sein; dieser Leiter hat die Funktion eines
PEN-Leiters und muss entsprechend DIN VDE 0100‑510 (VDE 0100‑510):2007‑06
gekennzeichnet sein; jedoch darf er nicht mit dem Körper (eines elektrischen
Betriebsmittels) der elektrischen Verbrauchsmittel verbunden werden; und ein
diesbezüglicher Warnhinweis muss am Leiter oder in seiner Nähe angebracht
werden

 

[Octavian1977]

Auch früher wurde PEN und N unterschieden, der eine hieß Nulleiter der andere Mp -> Mittelpunktleiter.

@Dipol.
Die 540 bezieht sich auf elektrische Betriebsmittel, die 10mA Grenzwert gelten also für einzelne Geräte an einem Niederspannungsnetz, welche betriebsmäßige Ableitströme aufweisen.

Für eine elektrische Anlage gibt es deshalb keine Grenzwerte, da deren Gesamtableitströme oder ZEP Ströme allein davon abhängig sind, wie groß diese Anlage ist, welche Leistung diese hat und welche Geräte dran betrieben werden.

Eine Anlage für eine EFH mit PV Anlage kann durchaus je nach Qualität des Umrichters bis zu 20mA Ableitstrom aufweisen, ohne diese Geräte wären schon 10mA äußerst viel.

Für eine Industrieanlage mit Nennstrom 5kA sind da auch mal 1-2A am ZEP durchaus normal und in Ordnung

 

[Octavian1977]

Und weil es eben keine Grenzwert gibt, wird in Größeren Anlagen, die heute nur noch in TN-S Netz errichtet werden (dürfen), der ZEP-Strom mittels Meßgeräten aufgezeichnet und auf Veränderung überwacht.
Denn steigt der ZEP Strom, ohne daß sich was an der Nutzung geändert hat, kündigt sich ein Schaden an.
Üblicherweise setzt man zusätzlich weitere Diffstrom Meßgeräte in Unterverteilungen etc ein um geringere Abweichungen zu erkennen, denn ein Fehlerhaftes Gerät mit 100mA Fehlerstrom erkennt man bei einem ZEP Strom von 1-2A nicht mehr undbedingt

 

[saukalt]

Leider sind wir hier in AT und die VDE unterscheidet sich teilw. grundlegend von der VDE
Vielleicht kann eFuchsi was beitragen.
Bei uns ist eigentlich die EN- ÖVE sowie die TAEV massgebend und das sind teilweise keine Normen sondern Gesetze.

 

[Octavian1977]

auch in AT wird es da keinen Grenzwert geben da dies nicht realisierbar ist.
Eine Anlage mit 1A kann in Ordnung sein während eine andere mit 100mA schon erhebliche Fehler hat.

 

[mhe]

Und weil es eben keine Grenzwert gibt, wird in Größeren Anlagen, die heute nur noch in TN-S Netz errichtet werden (dürfen), der ZEP-Strom mittels Meßgeräten aufgezeichnet und auf Veränderung überwacht.
Denn steigt der ZEP Strom, ohne daß sich was an der Nutzung geändert hat, kündigt sich ein Schaden an.
Üblicherweise setzt man zusätzlich weitere Diffstrom Meßgeräte in Unterverteilungen etc ein um geringere Abweichungen zu erkennen, denn ein Fehlerhaftes Gerät mit 100mA Fehlerstrom erkennt man bei einem ZEP Strom von 1-2A nicht mehr undbedingt

Wir vermischen hier aber 2 verschiedene Ströme ... habe mich wohl etwas unklar ausgedrückt?!
1. Strom der über die Verbindung N<>PE(lokale Anlagen-Erdung) bei Übergang von TN-C > TN-S fließt
2. Schutzleiterströme in der TN-S Anlage (Ableitstrom, Fehlerströme... AC/DC)

Bei 1. würde ich von viel höheren Strömen ausgehen, welche vom Netzzustand und der Erdung der Anlage abhängen.
Oder habe ich hier etwas missverstanden?

 

[Dipol]

Nach

Terra-Teera

nochmal ein netter Tippfehler:

Leider sind wir hier in AT und die VDE unterscheidet sich teilw. grundlegend von der VDE

Damit waren Normenunterschiede zwischen DIN-VDE und ÖVE gemeint.

Bei uns ist eigentlich die EN- ÖVE sowie die TAEV massgebend und das sind teilweise keine Normen sondern Gesetze.

Mit dem Hinweis macht man sich bei deutschen Anti-Normenultras aber nicht beliebt.

Von harmonisierten internationalen IEC- und europäischen CENELEC-Normen kenne ich stets nur eine deutschspachige Übersetzung, die mit Ausnahme der nationalen deutschen, österreichischen und auch schweizer Vorworte textgleich ist.

Dass ÖVE-Regelewerke liberaler als die von DIN-VDE sind, kommt m. E. seltener vor als umgekehrt. Beim ZEP, der schon in diesem Thema diskutiert wurde, scheint das durch nicht geschalteten N der Fall zu sein, womit ein technisch anspruchsvoller Kontaktnachlauf bei Abschaltung bzw. Kontaktvorlauf bei Einschaltung entfällt.

 

[saukalt]

Halo Dipol!
Du bist doch einfach der beste mit Deinen Erklärungen.
Unsere Regelwerke sind teilweise strenger als Eure, verstehe ich aber ansatzweise auch noch.
z.B. gibt es ja auch die Differenzierung zwischen Sach- und Fachkundig
Sachkundig ist z.B. die Putzfrauen wenn sie ein Gerät abwischen darf, Dachkundig ist man mit Nachweis: Gesellen- Meisterbrief.
Die Feinheiten der sogenannten "Teitschen Sprach"
AGBG der Republik Österreich, Sprachaufbau aus dem 18. Jahrundert.
Siehe hier:
Durch die Anpassung an moderne Gegebenheiten wurde das ABGB seit seinem Inkrafttreten im Jahr 1812 in Teilen (z.B. Familienrecht) mehrfach geändert und angepasst.
Da sollte sich noch eine Sau auskennen.
LG Peter

 

[Octavian1977]

Der Schutzleiterstrom wäre noch eine weitere Komponente.

1. Der Strom an einer der PEN Trennstellen im TN-C-S Netz (nur wenig wichtig zu messen, zeigt aber den Kontakt an)
2. Der Strom durch den Zentralen Erdungspunkt eines TN-S Netzes (essentielle Messung zur Anlagenüberprüfung)
3. Der Differenzstrom über L, N (Essentielle Messung zur Anlagenüberprüfung)
4. der Strom im PE (geringe Wichtigkeit, wenn auch an sich nützlich.)

Der Strom im PE lässt keine Aussage über die Isolation oder den Zustand der Anlage zu dieser ist an sich interessant, da man mit dem Messen eines Stromes im PE feststellt, daß dieser nicht unterbrochen ist. Denn einen PE in dem kein Strom fließt den gibt es nicht.
Der Strom im PE kann aber von einer absolut fremden Anlage herkommen und ist somit nie gleich dem Betrag des Differenzstromes.

 

[mhe]

1. Der Strom an einer der PEN Trennstellen im TN-C-S Netz (nur wenig wichtig zu messen, zeigt aber den Kontakt an)

ist das die Nullungsverbindung in Austria ... ich habe hier absichtlich ohne Anlage gemessen, also nur Netz- <> Erder-Strom. Das war die ursprüngliche Frage "welche Rückschlüsse" auf Netz- und Anlagenerder-Eigenschaften möglich sind. Wie z. B. Verhältnis das von R(B1...Bn-1) zum Anlagenerder R(Bn) und/oder Belastung des Netzes, wenn man einen großen Verbraucher in der Anlage dazu schaltet und die Stromaufteilung "mit/ohne Verbraucher" vergleicht.

2. Der Strom durch den Zentralen Erdungspunkt eines TN-S Netzes (essentielle Messung zur Anlagenüberprüfung)

ich denke hier ist der I(pe) gemeint, d. h. der PE-Leiterstrom zum ZEP

3. Der Differenzstrom über L, N (Essentielle Messung zur Anlagenüberprüfung)

das ist der I(diff) und neben dem I(pe) der relevante Parameter für die Differenzstrommessung/Überwachung

4. der Strom im PE (geringe Wichtigkeit, wenn auch an sich nützlich.)

Der Strom im PE lässt keine Aussage über die Isolation oder den Zustand der Anlage zu dieser ist an sich interessant, da man mit dem Messen eines Stromes im PE feststellt, daß dieser nicht unterbrochen ist. Denn einen PE in dem kein Strom fließt den gibt es nicht.
Der Strom im PE kann aber von einer absolut fremden Anlage herkommen und ist somit nie gleich dem Betrag des Differenzstromes.

sind hier die PE-Leiter Ströme an allen Punkten in der Anlage gemeint? Also z. B. Ableit- und Fehlerstrom eines Betriebsmittels? Diese möchte ich als "Baseline" messen und für spätere Vergleichsmessungen/Fehleranalysen dokumentieren.

 

[Octavian1977]

der Strom durch den ZEP einer TN-S Anlage ist NICHT der PE Strom und auch nicht gleich diesem.
Der Strom über dem ZEP entspricht der Summe aller Ströme die in der Anlage gegen Erde fließen.

Der PE selbst ist immer zufällig oder auch absichtlich an sehr vielen Stellen mit der Erde verbunden.
Das hat zur Folge, daß auch Ströme von ganz anderer Quelle (nachbarhaus, Bahnanlagen etc) über diesen fließen.
Damit kann man mit dem Strom im PE keinen Rückschluß auf die Fehler der eigenen Anlage bilden.
Wie gesagt mit der Messung des PE Stromes lässt sich nur ermitteln ob dieser verbunden ist oder unterbrochen.
Um Fehler in der Anlage zu finden ist der Differenzstrom Maßstab.

 

[mhe]

mir wird immer klarer ... ohne eine vorherige Definition der Begriffe und Abkürzungen macht eine Diskussion über dieses Thema keinen Sinn.

Um den von mir hier verwendeten Begriff "ZEP" am TN-C-S Übergang kümmert sich nicht wirklich jemand. Der is ja auch verdammt kompliziert ;-)
Deshalb spreche ich auch über den zentralen PE zum Erdungspunkt ("ZEP"). Vielleicht sollte man dringend einmal einen "ZEP-Rn" (Rn=Anlagenerder) offiziell in der Normung aufnehmen und die Zusammenhänge klären?

Die EMV Problematik im deutschen TN-C und TN-C-S und TN-S ist scheinbar schon seit nunmehr Jahrzehnten bekannt. Was sich in der gesamten "Mess-, Steuer- und Regelungstechnik" und "Nachrichtentechnik" (Automatisierung, Sensorik, Gebäudetechnik...) Welt in Form von Hinweisen/Empfehlungen wie "Schirmung 1-seitig ... 2-seitig ... parallele Potential-Ausgleich-Leitung ... Schirm nicht erden ... gespickt mit HF und Oberschwingungen" wiederfindet. Hier hilft ja der VDE u. a. mit der "DIN-VDE-Normen/Gruppe 8".
Industriebetriebe und andere Großanlagen bauen TN-S ("echtes" mit "klarem ZEP" am zentralen Energieerzeuger-"Verbund") und hier werden moderne Mess- und Überwachungssysteme eingesetzt (RCM...AC+DC) die in Zukunft immer mehr aktiv eingreifen werden und so die Stromversorgung aktiv "steuern und regeln".

Hier 2 Zitate aus der Fachwelt zum Begriff "ZEP":

Hier meine ich den ZEP im TN-C-S zu finden:

Quelle: forum-verlag.com/blog-es/zentraler-erdungspunkt#Block2

TN-S-System, TN-C-System oder TN-C-S-System?​

In TN-C-Systemen (kombinierte neutrale Erde) wird ein sog. PEN-Leiter eingesetzt, der sowohl Schutzleiter als auch Neutralleiter ist. Aufgrund möglicher Nullpunktverschiebungen, Spannungsabfällen und Außenleiterspannung von bis zu 230 V birgt dieses System Gefahren für Mensch, Anlage und gekoppelte Geräte.
Bereits seit etwa 50 Jahren sind TN-C-Systeme nur noch bei Leitern mit einem Mindestquerschnitt von 10 Quadratmillimeter Kupfer oder 16 Quadratmillimeter Aluminium erlaubt. Da dieses System zuvor aber aufgrund des geringen Verkabelungsaufwands favorisiert wurde, herrscht bei Altinstallationen starker Handlungs- bzw. Sanierungsbedarf – vor allem mit Blick auf die Erdung.

Bei TN-S-Systemen (separate neutrale Erde) existieren separate Neutralleiter und Schutzleiter. Der Vorteil gegenüber anderen Systemen ist, dass durch Unterbrechen der PEN-Leiter keine Gefährdungspotentiale entstehen. Aufgrund des Planungs- und Umsetzungsaufwandes werden derartige Systeme aber meist nur in größeren gewerblichen Anlagen realisiert und beinhalten stets einen zentralen Erdungspunkt, der auch dezentral umgesetzt werden kann. In einem solchen Fall wird von einem „entfernten zentralen Erdungspunkt“ gesprochen. Ein großer Vorteil dabei ist, dass dem Netz problemlos weitere Anlagen hinzugefügt werden können, ohne die Wirkungsweise des zentralen Erdungspunktes zu beeinträchtigen.

Das TN-C-S-System (separate kombinierte neutrale Erde) besteht meist aus einem TN-C-System für das Verteilungsnetz und einem TN-S-System für die Endverbraucher. In diesem System müssen der Schutzleiter und der Neutralleiter strikt voneinander getrennt sein. Das ist u. a. wichtig für die Platzierung des zentralen Erdungspunktes, der den einzig zulässigen Erdungspunkt des Neutralleiters darstellt.

Siemens CH macht es sich leicht und schreibt:
"ZEP...kann im üblichen Schweizer Ortsnetz nicht umgesetzt werden".

Quelle: myverteiler.ch/2024/03/28/zep-zentraler-erdungspunkt-richtig-umsetzen/
Auf vielfachen Wunsch unserer Community haben wir das Thema ZEP aufgearbeitet und zeigen in diesem Beitrag auf, wie man einen “Zentralen Erdungspunkt” in elektrischen Anlagen richtig umsetzten kann. Bevor wir in das Thema einsteigen, müssen wir erst etwas klarstellen:

1. Bei Erdungskonzepten mit einem ZEP geht es in ersterer Linie um Objekte mit betriebseigenen Energiequellen/Transformatoren wie zum Beispiel: Industriebauten, Grosse Zweckbauten, Data Centers usw. Ein “Zentraler Erdungspunkt” kann im üblichen Schweizer Ortsnetz nicht umgesetzt werden. Grund: Der PEN-Leiter wird Verteilnetz mehrfach geerdet.
2. Wenn es um den ZEP geht, dann scheiden sich die Geister. Die Normen sind hierzu schwammig und teilweise umstritten. Die Umsetzung ist oftmals Interpretationssache. Um eine saubere Funktion des ZEP’s sicherzustellen, ist es daher hilfreich wenn man die Physik dahinter versteht. Herr Kirchhoff und die Knotenregel lässt grüssen .
3. Der Netzaufbau und die Betriebsart sind entscheidend. Insbesondere ist dabei folgendes zu beachten:
   – Parallelbetrieb von mehreren Transformatoren/Erzeugungsanlagen oder nur Revisionskupplung
   – Pohlzahl der Schaltgeräte

 

[Octavian1977]

im TN-S gibt es eigentlich keine EMV Problematik die Existiert erst wenn das C Einzug erhält.

Einen ZEP (zentralen Erdungspunkt) gibt es auch nur im reinen TN-S Netz das ist die Stelle an der der Sternpunkt (N) mit dem Schutzleitersystem verbunden wird und damit geerdet wird.

Für Dein Netz gibt es eine PEN Trennstelle an der das TN-C Netz endet und das TN-S Netz anfängt, zusammen dann ein TN-C-S Netz.

Hast Du jetzt für zu Hause eine Ersatzstromanlage dann hast Du im Falle des Ausfalles der öffentlichen Versorgung auch einen ZEP. Strickt nach Vorgabe der Netzbetreiber würde man da 4 polig trennen und den PE und N im Ersatznetz zusammen schalten um die Erdung des Netzes wieder her zu stellen (Erder zwingend erforderlich!)
Besser wäre es allerdings nur dreipolig zu trennen und die PEN Trennstelle im Ersatzstromfall zum ZEP zu machen.

 

[mhe]

im TN-S gibt es eigentlich keine EMV Problematik die Existiert erst wenn das C Einzug erhält.

genau ... deshalb ab Einspeisung nur TN-S und vermaschtes Potentialausgleichssystem mit "zentraler Erdungsverbindung an der Haupterdungsschiene"

Einen ZEP (zentralen Erdungspunkt) gibt es auch nur im reinen TN-S Netz das ist die Stelle an der der Sternpunkt (N) mit dem Schutzleitersystem verbunden wird und damit geerdet wird.

Für Dein Netz gibt es eine PEN Trennstelle an der das TN-C Netz endet und das TN-S Netz anfängt, zusammen dann ein TN-C-S Netz.

diese ZEP Definition gibt es in keiner Norm (oder?) und wird in "echten TN-S" Systemen verwendet. Für das deutsche öffentliche TN-C-S ist das noch sehr kontrovers und wie mir scheint, besteht hier kein Konsens in der Fachwelt.

Hast Du jetzt für zu Hause eine Ersatzstromanlage dann hast Du im Falle des Ausfalles der öffentlichen Versorgung auch einen ZEP. Strickt nach Vorgabe der Netzbetreiber würde man da 4 polig trennen und den PE und N im Ersatznetz zusammen schalten um die Erdung des Netzes wieder her zu stellen (Erder zwingend erforderlich!)

Ein Hybrid-Wechselrichter übernimmt hier die "Trennung" (ich hoffe zulassungskonform 4-polig) und schaltet die "Sternpunkterdung durch N<>PE", was ja in diesem Moment (Schaltzeiten?) das "echte TN-S" Netz wird.
Der Erder ist doch zu 100% immer über alle PE-Leiter verfügbar. Der Hybrid-Wechselrichter wird direkt am "zentralen Erdungspunkt geerdet".

Besser wäre es allerdings nur dreipolig zu trennen und die PEN Trennstelle im Ersatzstromfall zum ZEP zu machen.

? ... dadurch würde doch der ZEP des TN-S durch die Verbindung über den PEN (Netz) "zerstört".

 

[Pumukel]

Nein der PE geht direkt auf den MP des Ersatzstromversorgers . Der PEN des TN-C Netzes wird an der Trennstelle getrennt in N und PE . Durch die 4 polige Schaltung also durch die Schaltung des N wird dieser entweder vom Netz oder von der Ersatzstromversorgung bereitgestellt. Du hast in diesem Fall zwei ZEP ! Wobei im TN-S-System dann immer nur eine Verbindung von N und PE existiert. Weder Der PEN noch der PE dürfen geschaltet werden!

 

[mhe]

Nein der PE geht direkt auf den MP des Ersatzstromversorgers . Der PEN des TN-C Netzes wird an der Trennstelle getrennt in N und PE .

Genau das erfolgt doch hier, nur dass alles in der TN-S Anlage abläuft:

Ein Hybrid-Wechselrichter übernimmt hier die "Trennung" (ich hoffe zulassungskonform 4-polig) und schaltet die "Sternpunkterdung durch N<>PE", was ja in diesem Moment (Schaltzeiten?) das "echte TN-S" Netz wird.
Der Erder ist doch zu 100% immer über alle PE-Leiter verfügbar. Der Hybrid-Wechselrichter wird direkt am "zentralen Erdungspunkt geerdet".

Durch die 4 polige Schaltung also durch die Schaltung des N wird dieser entweder vom Netz oder von der Ersatzstromversorgung bereitgestellt. Du hast in diesem Fall zwei ZEP ! Wobei im TN-S-System dann immer nur eine Verbindung von N und PE existiert. Weder Der PEN noch der PE dürfen geschaltet werden!

Es gibt weder einen PEN noch wird ein PE geschaltet.

Jetzt muss ich unbedingt den Schaltplan einfügen.

Die Anlage hängt komplett auf dem Anschluss "Ersatzlast".
(Der untere RCD-Abgang wird nicht verwendet.)
Die unteren "PAS-Schienen" stellen die Haupterdungsschiene dar und alle PE laufen durch einen Messwandler gemeisam zur Haupterdungsschiene > mein "ZEP".

https://www.elektrikforum.de/attachments/1714064643092-png.30056/?hash=dbfce4af0e8090d65236aae973608258

 

[Pumukel]

Das Relais das PE und N verbindet ist in Deutschland unzulässig ! Hier wird der PE geschaltet !

 

[mhe]

PE geschaltet ... nicht ganz
wenn dann wird hier die "Nullungsverbindung" (Österreich!?) geschaltet. Vom PE (nicht geschaltet) zum Neutralleiter.

 

[Pumukel]

Doch der PE wird geschaltet . Bei einem Defekt des Kontaktes wird die Erdung unterbrochen !

 

[mhe]

Vorsicht! FEHLER: ... hier bin ich zu "fahrlässig" mit einer schnellen Antwort gewesen
Ich war auf dem Sprung zum Sport ... darf man einfach nicht machen :-(

Welche Erdung meinst Du da?
Wird hier nicht aus dem TN-S ein TT System? Mit funktionierender Schutzmaßnahme RCD. Abschaltbedingungen abhängig von Anlagenerder und Wechselrichterleistung.