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Fehlerschutzmaßnahme Nullung im Licht zunehmender dezentraler Energieerzeugung: Grenzen und Lösungsansätze

Fault protection measure TN-system regarding increasing dispersed generation: limits and approaches

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e & i Elektrotechnik und Informationstechnik Aims and scope Submit manuscript

Zusammenfassung

Nach einem Überblick über Schutzziel und -konzept der Nullung wird auf die Einstufung des Fehlerstromes als einpoliger Kurzschlussstrom im Sinn der ÖVE/ÖNORM EN 60909-0 und deren Konsequenzen hingewiesen, weiters werden die Methoden für den Nachweis über die Einhaltung der zulässigen Ausschaltzeit verglichen, Grenzen der traditionellen Ausführungsart der Fehlerschutzmaßnahme Nullung in Netzstrukturen mit überwiegend Wechselrichter-basierten DEAs (dezentralen Energieerzeugungsanlagen, z. B. Inselnetzen) aufgezeigt, Hinweise für die experimentelle Analyse der Schleifenimpedanz gegeben sowie grundsätzliche Ansätze zur Fehlererkennung skizziert.

Abstract

After giving an overview of protection target and concept of the TN-system the classification of fault current is pointed out as a short circuit current according to ÖVE/ÖNORM EN 60909 and its consequences. Furthermore, the methods available for proving compliance with the permissible disconnection time are compared, limits are shown for the usual implementations of the fault protective measure TN-system in grids with predominantly inverter-based DERs (dispersed energy resources, e.g. island grids), comments are given for the experimental analysis of loop impedance and finally, basic approaches are outlined for fault detection.

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Abb. 1.
Abb. 2.
Abb. 3.
Abb. 4.
Abb. 5.

Notes

  1. Vgl. ÖVE/ÖNORM E 8001-1 Abschnitt 3.8.2 Fehlerschutz (Schutz bei indirektem Berühren) alle Maßnahmen zum Schutz von Personen oder Nutztieren vor Gefahren, die sich beim einfachen Isolationsfehler aus einer Berührung mit berührbaren oder fremden leitfähigen Teilen ergeben können.

  2. Vgl. ÖVE/ÖNORM E 8001-1 Abschnitt 3.8.1 Basisschutz alle Maßnahmen, die das gefahrbringende Annähern von Personen oder Nutztieren an aktive Teile elektrischer Betriebsmittel oder das direkte Berühren derselben verhindern.

  3. Vgl. ÖVE/ÖNORM E 8001-1 Abschnitt 3.7.2 Körperschluss durch einen Isolationsfehler entstandene leitfähige Verbindung zwischen inaktiven, berührbaren Teilen (Körper, berührbare leitfähige Teile) und aktiven Teilen elektrischer Betriebsmittel.

  4. Vgl. ÖVE/ÖNORM E 8001-1 Abschnitt 3.7.13.1 Fehlerspannung U F Spannung, die bei einem Isolationsfehler an Körpern oder fremden leitfähigen Teilen in einer elektrischen Anlage gegen Bezugserde auftritt.

  5. Vgl. ÖVE/ÖNORM E 8001-1 Abschnitt 3.7.13.2 vereinbarter Grenzwert der Fehlerspannung U FL höchstzulässiger Wert einer dauernd auftretenden Fehlerspannung U F , für den unter vereinbarten Bedingungen das Risiko eines schädlichen elektrischen Schlages vertretbar ist.

    Vereinbarte Bedingungen sind für U FL die Netzart (z. B. 3 N ∼690/400 V oder Schutz- und Funktionskleinspannung), Art des Fehlerschutzes, wobei für Schutzeinrichtungen zum Ausschalten ein Fehlerstrom angenommen wird, der dem Grenzausschaltstrom der jeweiligen Schutzeinrichtung entspricht.

    Entsprechend der Definition für den Fehlerschutz wird ein einfacher Isolationsfehler vorausgesetzt.

  6. Vgl. ÖVE/ÖNORM E 8001-1 Abschnitt 3.7.13.3 Wirkfehlerspannung U FA Fehlerspannung U F , die unter gegebenen Bedingungen auftritt, bis die Stromversorgung durch eine Schutzeinrichtung ausgeschaltet worden ist.

    Dabei ist das bis zum Ausschalten bestehende Risiko eines schädlichen elektrischen Schlages vertretbar.

    Die Wirkfehlerspannung U FA ist bestimmend für die elektropathologische Wirkung eines elektrischen Schlages. Sie ist in der Regel höher als der vertretbare Grenzwert der Fehlerspannung U FL .

  7. Vgl. ÖVE/ÖNORM E 8001-1 Abschnitt 8.11 Nullung

    Maßnahme des Fehlerschutzes durch Ausschaltung im TN-System, bei der es durch eine gut leitfähige Verbindung des PE-Leiters der Anlage mit dem geerdeten Punkt der Stromquelle zu einem kurzschlussartigen Fehlerstrom kommt, wodurch der betroffene Stromkreis üblicherweise durch Überstrom-Schutzeinrichtungen, unter bestimmten Bedingungen auch durch Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen, innerhalb festgelegter Zeit ausgeschaltet wird.

  8. Vgl. ÖVE/ÖNORM E 8001-1 Abschnitt 3.4.3 Schleifenimpedanz (Impedanz der Fehlerschleife) Summe der Impedanzen (Scheinwiderstände) in einer Stromschleife, bestehend aus der Impedanz der Stromquelle, der Impedanz des Außenleiters von einem Pol der Stromquelle bis zur Messstelle und der Impedanz der Rückleitung (z. B. PE-Leiter, Erder und Erde) von der Messstelle bis zum anderen Pol der Stromquelle.

  9. zugrunde gelegtes Netz 3N∼400/230 V.

  10. Das Ansprechverhalten der untersuchten 1+N-poligen Leitungsschutzschalter ist bei einpoligem Kurzschluss ident mit jenem bei einpoligem Isolationsfehler (Körperschluss).

Literatur

  1. HD 60364-4-41: Low-voltage electrical installations—Part 1: Protection for safety—protection against electric shock, Edition 2007-01.

  2. ÖVE/ÖNORM E 8001-1: Errichtung von elektrischen Anlagen mit Nennspannungen bis AC 1000 V und DC 1500 V – Teil 1: Begriffe und Schutz gegen elektrischen Schlag (Schutzmaßnahmen), Ausgabe 2010-03-01.

  3. IEC/TS60479-1: Effects of current on human beings and livestock – Part 1: General aspects, Edition 4.0:2005 07 and Edition 4.0 Cor.1:2006 10.

  4. DIN VDE 0100-410: Errichten von Niederspannungsanlagen – Teil 4-41: Schutzmaßnahmen – Schutz gegen elektrischen Schlag, Ausgabe 2007-06.

  5. ÖVE/ÖNORM EN 60909-0: Kurzschlussströme in Drehstromnetzen – Teil 0: Berechnung der Ströme, Ausgabe 2002-09-1.

  6. ÖVE/ÖNORM E 8669-2: Niederspannungssicherungen – Teil 2: Zusätzliche Anforderungen an Sicherungen zum Gebrauch durch Elektrofachkräfte bzw. elektrotechnisch unterwiesene Personen (Sicherungen überwiegend für den industriellen Gebrauch) – Beispiele für genormte Sicherungssysteme A bis J, Ausgabe 2012-06-01.

  7. ÖVE/ÖNORM E 8669-3 Niederspannungssicherungen – Teil 3: Zusätzliche Anforderungen an Sicherungen zum Gebrauch durch Laien (Sicherungen überwiegend für Hausinstallationen und ähnliche Anwendungen) – Beispiele für genormte Sicherungssysteme A bis F, Ausgabe 2012-06-01.

  8. ÖVE/ÖNORM EN 60269-1: Niederspannungssicherungen – Teil 1: Allgemeine Anforderungen, Ausgabe 2010-05-01.

  9. ÖVE/ÖNORM EN 60898-1: Elektrisches Installationsmaterial – Leitungsschutzschalter für Hausinstallationen und ähnliche Zwecke – Teil 1: Leitungsschutzschalter für Wechselstrom (AC), Ausgabe 2009-04-01.

  10. Fickert, L., Schmautzer, E., Friedl, W., Aigner, M. (2009): Personensicherheit in autonomen Niederspannungsinseln. E&I, Elektrotech. Inf.tech. 126(3), 88–93.

    Article  Google Scholar 

  11. Aigner, M., Schmautzer, E. (2011): Sicherheits- und schutzrelevante Aspekte im Parallel- bzw Inselbetrieb im Niederspannungsnetz. E&I, Elektrotech. Inf.tech., 128(10), 323–329.

    Article  Google Scholar 

  12. ÖVE/ÖNORM E 8001-6-61 Errichtung von elektrischen Anlagen mit Nennspannungen bis ∼1000 V und −1500 V – Teil 6-61 Prüfungen – Erstprüfungen, Ausgabe 2001-07-01.

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  1. Innovation Consult, Technische Beratung in der Produkt- und Systementwicklung der Elektrischen Energietechnik, Dr. Kühnegasse 14, 1230, Wien, Österreich

    Hansjörg Hauer

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  1. Hansjörg Hauer
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Hauer, H. Fehlerschutzmaßnahme Nullung im Licht zunehmender dezentraler Energieerzeugung: Grenzen und Lösungsansätze. Elektrotech. Inftech. 130, 33–40 (2013). https://doi.org/10.1007/s00502-013-0120-x

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