Arten von Erdungssystemen – TT, TN-S, TN-C-S, IT und wie man das richtige System auswählt

Was ist ein Erdungssystem?

Jedes Gebäude mit Stromanschluss verfügt über eine Erdung. Jedes Gerät mit einem Metallgehäuse ist auf eine Erdung angewiesen. Würde man jedoch die meisten Ingenieure bitten, das Erdungssystem ihres Standorts aus dem Gedächtnis zu zeichnen, würden sie zögern. Ein Erdungssystem – in der nordamerikanischen Terminologie als „Grounding System“ bezeichnet – ist die gezielte elektrische Verbindung zwischen den leitfähigen Teilen einer Anlage und der Erde darunter. Beide Begriffe beschreiben dasselbe physikalische Konzept: „Earthing“ folgt der IEC-Terminologie, „Grounding“ der IEEE/ANSI-Konvention.

Jedes Erdungssystem erfüllt zwei Aufgaben, die beide gleichermaßen wichtig sind. Schutzerdung sorgt für die Sicherheit der Menschen: Wenn ein stromführender Leiter versehentlich ein Metallgehäuse berührt, leitet der Erdungspfad den Fehlerstrom in den Boden ab und löst den Schutzschalter aus, bevor jemand zu Schaden kommt. Der international anerkannte Grenzwert für die Berührungsspannung bei gesunden Erwachsenen beträgt 50 V Wechselstrom oder 120 V Gleichstrom bei längerem Kontakt gemäß der Definition in IEC 60479-1. Wird dieser Schwellenwert überschritten, fließt durch den menschlichen Körper Strom – insbesondere sobald dieser 30 mA — kann Kammerflimmern auslösen, die häufigste Todesursache bei Stromunfällen.

Funktionale Erdung, die zweite Aufgabe, stellt sicher, dass die Geräte ordnungsgemäß funktionieren. Empfindliche Elektronik benötigt eine stabile Spannungsreferenz. Motoren und Antriebe benötigen einen Ableitungsweg für Ableitströme. Kommunikationssysteme benötigen elektromagnetische Verträglichkeit. Ohne ein ordnungsgemäß ausgelegtes Erdungssystem werden diese Funktionen beeinträchtigt – oder fallen gänzlich aus.

Der Kernpunkt dieses Artikels: Die Wahl eines ungeeigneten Erdungssystems für eine bestimmte Anlage ist nicht nur suboptimal. Sie kann dazu führen, dass ein Gebäude gerade dann keinen Schutz bietet, wenn er am dringendsten benötigt wird – Schutzschalter, die nicht auslösen, Gehäuse, die unter Spannung stehen, und niemand, der davon weiß, bis es zu spät ist. Der erste Schritt besteht darin, die fünf in internationalen Normen definierten Systemtypen zu verstehen.

IEC-Klassifizierung von Erdungssystemen – Die Bedeutung der Buchstabencodes

Jede Bezeichnung für ein Erdungssystem – TT, TN-S, IT – basiert auf einem aus zwei Buchstaben bestehenden Benennungssystem, das durch IEC 60364-1, die internationale Norm für Niederspannungs-Elektroinstallationen. Lernen Sie, die Norm zu lesen, und keine Erdungskonfiguration wird Sie jemals wieder verwirren.

Der Code besteht aus zwei Positionen. Jede Position beantwortet eine Frage:

Bei TN-Systemen beschreiben zwei zusätzliche Buchstaben, wie der Neutralleiter (N) und der Schutzleiter (PE) angeordnet sind:

• S (Getrennt): N und PE verlaufen im gesamten System über eigene, getrennte Leiter.
• C (Kombiniert): N und PE teilen sich einen einzigen Leiter, der als PEN Leiter (Schutzerde + Neutralleiter).

Aus den fünf Buchstaben – T, I, N, C, S – lassen sich alle von den IEC-Normen anerkannten Erdungssystemkonfigurationen zusammenstellen. Beachten Sie, dass der erste Buchstabe die Quelle-zu-Erde Beziehung, und der zweite beschreibt die Gerät-Erde Beziehung, und Sie haben den Schlüssel zur gesamten Klassifizierung in der Hand.

Die fünf Arten von Erdungssystemen

TN-S-System (getrennte Neutralleitung und Schutzerde)

Die TN-S-Konfiguration ist die sicherste Variante der TN-Familie – und diejenige, die für alle Anlagen empfohlen wird, bei denen Sicherheit und elektromagnetische Verträglichkeit oberste Priorität haben. In einem TN-S-System wird der Neutralleiter des Transformators an der Quelle direkt geerdet, und ein eigener Schutzleiter verläuft getrennt vom Neutralleiter vom Transformator bis zu jedem einzelnen Verbraucher in der Anlage.

Die Sicherheitslogik ist einfach: Der PE-Leiter ist ein dedizierter Metallpfad mit sehr geringer Impedanz – typischerweise deutlich unter 0,5 Ω — Daher führt jeder Fehler zwischen Phase und Gehäuse zu einem hohen, sofort auftretenden Fehlerstrom. Dieser Strom löst innerhalb von Millisekunden die Überstromschutzvorrichtung (MCB oder MCCB) aus und beseitigt so die Gefahr, bevor jemand das unter Spannung stehende Gehäuse berühren kann.

Es gibt einen weniger offensichtlichen, aber ebenso wichtigen Vorteil: Die Rückströme der Last bleiben auf dem Neutralleiter und treten niemals an den Gehäusen der Geräte auf. Diese Trennung macht TN-S zum bevorzugten Erdungssystem für Rechenzentren, Krankenhäuser und Industrieanlagen, in denen elektromagnetische Störungen empfindliche Messungen verfälschen oder Kommunikationsnetze stören können.

Die britischen Verkabelungsvorschriften BS 7671 schreiben ausdrücklich vor, dass der PEN-Leiter, sobald die Zuleitung am Hausanschluss in N und PE aufgeteilt wurde, innerhalb der Verbraucheranlage keinesfalls wieder auftreten darf. In der Praxis werden die meisten Gewerbe- und Industriegebäude im Vereinigten Königreich und in weiten Teilen Europas intern als TN-S-System betrieben.

TN-C-System (kombinierter PEN-Leiter)

TN-C ist das System, das von den Sicherheitsnormen weitgehend überholt wurde – und das aus gutem Grund. Bei einer TN-C-Anlage werden die Funktionen des Neutralleiters und des Schutzleiters über die gesamte Länge des Stromkreises hinweg, vom Transformator bis zu jeder Last, in einem einzigen PEN-Leiter zusammengefasst. Es gibt nirgendwo einen separaten PE-Leiter.

Der Kostenvorteil ist unbestritten: Ein Leiter weniger über die gesamte Strecke bedeutet geringere Material- und Installationskosten. Das Risikoprofil ist jedoch erheblich. Sollte dieser einzelne PEN-Leiter an einer beliebigen Stelle stromaufwärts brechen, steigt die Spannung in jedem Metallgehäuse stromabwärts der Bruchstelle auf Phasenspannung – bis zu 230 V. Wer gleichzeitig ein geerdetes Gerät und eine echte Erdung berührt, würde einen potenziell tödlichen Stromschlag erleiden, und Überstromschutzvorrichtungen würden nicht auslösen, da der Fehlerstromkreis unterbrochen ist.

Zu allem Überfluss, Fehlerstromschutzschalter (RCDs) können nicht funktionieren in einem reinen TN-C-System. Ein Fehlerstromschutzschalter vergleicht die Ströme in der Phase und im Neutralleiter – doch ohne separaten Schutzleiter gibt es nichts zu vergleichen. Die Norm IEC 60364 und die meisten nationalen Installationsvorschriften sehen mittlerweile vor, dass TN-C-Anlagen in Gebäuden verbieten. In älteren Verteilungsnetzen ist es zwar noch anzutreffen, bei Neuinstallationen wurde es jedoch durch TN-C-S abgelöst.

TN-C-S-System (Mehrfach-Schutzerdung / PME)

TN-C-S – im Vereinigten Königreich auch als „Protective Multiple Earthing“ (PME), in Australien und Neuseeland als „Multiple Earth Neutral“ (MEN) und in Nordamerika als „Multi-Grounded Neutral“ bezeichnet – ist das weltweit am häufigsten eingesetzte Erdungssystem. Es verbindet die Kosteneffizienz von TN-C auf der Versorgungsseite mit der Sicherheit von TN-S innerhalb des Gebäudes.

Und so funktioniert es: Der Stromversorger liefert den Strom über einen kombinierten PEN-Leiter vom Umspannwerk bis zu Ihrem Hausanschluss. Am Hauptverteiler wird dieser PEN-Leiter in zwei separate Sammelschienen aufgeteilt – eine für den Neutralleiter, eine für die Schutzerde. Ab diesem Trennungspunkt funktioniert die Anlage als vollwertiges TN-S-System, wobei sich N- und PE-Leiter nie wieder verbinden. Die entscheidende Sicherheitsmaßnahme besteht darin, dass der PEN-Leiter an mehreren Stellen entlang des Verteilungswegs geerdet wird – typischerweise in Abständen von nicht mehr als 200 Meter — sodass selbst bei einem PEN-Bruch im vorgelagerten Bereich der Spannungsanstieg an freiliegenden Metallteilen durch die verbleibenden Erdungsanschlüsse begrenzt wird.

Dieses System ist die Standardversorgung für Privathaushalte und Gewerbekunden in ganz Großbritannien, weiten Teilen Europas, Australien und vielen asiatischen Ländern. An bestimmten Standorten ist jedoch ausdrücklich verboten bei der Verwendung von PME gemäß BS 7671: temporäre Stromversorgungen auf Baustellen, Yachthäfen, Wohnwagenstellplätze und Tankstellen. Der gemeinsame Nenner ist die Potentialdifferenz zum Boden – in diesen Umgebungen könnte ein PEN-Fehler gefährliche Spannungen über große Bereiche übertragen, in denen Personen mit der eigentlichen Erde in Kontakt stehen.

TT-System (Erdungsanschluss)

Das TT-System ist die Ausweichlösung – und in vielen ländlichen Gebieten die einzige Option. Sowohl der Netzanschlusskasten als auch die Geräteverteilerkästen der Verbraucher sind unabhängig voneinander geerdet, jeweils über eine eigene Erdungselektrode. Es verläuft kein metallischer Schutzleiter vom Versorgungstransformator zum Gebäude.

Diese Unabhängigkeit stellt zugleich die zentrale Herausforderung des TT-Systems dar: Bei einem Phase-zu-Gehäuse-Fehler muss der Fehlerstrom vom Gerät über die lokale Erdungselektrode, durch den Boden, über die erdseitige Erdungselektrode und zurück zum Neutralleiter des Transformators fließen. Der Boden auf diesem Weg ist im praktischen Sinne kein Leiter – die Erdschlussschleifenimpedanz in einem TT-System liegt typischerweise im Bereich von 10 Ω bis über 100 Ω, abhängig von den Bodenverhältnissen und der Qualität der Elektroden.

Bei 230 V und 10 Ω beträgt der Fehlerstrom genau 23 A — bei weitem nicht genug, um selbst einen bescheidenen 63-A-Leitungsschutzschalter innerhalb eines sicheren Zeitraums auszulösen. Deshalb Fehlerstromschutzschalter sind vorgeschrieben in TT-Systemen ist dies nicht optional. Die maßgebliche Sicherheitsgleichung lautet:

R_A × Ich_Δn ≤ 50 V

Wobei R_A ist der Erdungswiderstand und I_Δn ist der Nenn-Fehlerstrom des Fehlerstromschutzschalters. Bei einem 30-mA-Fehlerstromschutzschalter kann der Erdungswiderstand theoretisch bis zu 1.667 Ω betragen, doch in der Praxis legen die meisten Ingenieure den Wert auf 10 Ω oder weniger um unter allen Bedingungen eine zuverlässige Auslösung zu gewährleisten.

Eine weitere Anforderung: Wenn der Abstand zwischen den Erdungselektroden auf der Versorgungs- und der Verbraucherseite größer ist als 15 Meter, müssen Überspannungsschutzgeräte (SPDs) installiert werden, um die Potentialdifferenz zu bewältigen, die durch blitzbedingte Überspannungen zwischen zwei elektrisch voneinander unabhängigen Erdungspunkten entstehen kann.

IT-System (isolierte oder impedanzgeerdete Quelle)

Das IT-System ist nicht für den allgemeinen Einsatz konzipiert. Es dient einem ganz bestimmten Zweck: sicherzustellen, dass die Stromversorgung auch dann aufrechterhalten bleibt, wenn etwas schiefgeht.

In einer IT-Konfiguration ist der Quellneutralleiter entweder vollständig von der Erde isoliert oder über eine hohe Impedanz angeschlossen, die den Fehlerstrom auf einen vernachlässigbaren Wert begrenzt. Die Gehäuse der Geräte sind lokal geerdet. Tritt der erste Isolationsfehler auf – ein spannungsführender Leiter berührt ein Gehäuse –, wird der Fehlerstrom auf höchstens einige Milliampere begrenzt und fließt nur über die winzige kapazitive Kopplung zwischen den Systemleitern und der Erde. Da keine Schleife mit niedriger Impedanz vorhanden ist, die einen gefährlichen Strom leiten könnte, löst der Schutzschalter nicht aus. Das System läuft normal weiter, und niemand wird verletzt.

Das klingt ideal – ist jedoch mit einer strengen betrieblichen Anforderung verbunden: einer Isolationsüberwachungsgerät (IMD) muss dauerhaft an das System angeschlossen sein. Das IMD misst kontinuierlich den Isolationswiderstand zwischen allen stromführenden Leitern und Erde. Tritt der erste Fehler auf, löst es einen akustischen und optischen Alarm aus, wodurch das Wartungspersonal Zeit hat, den Fehler zu lokalisieren und zu beheben, bevor ein zweiter Fehler an einer anderen Phase einen vollständigen Kurzschluss verursacht.

IT-Systeme kommen überall dort zum Einsatz, wo ein ungeplanter Stromausfall katastrophale Folgen hätte: in Operationssälen von Krankenhäusern, auf Intensivstationen, in Untertagebergwerken, auf Schiffen auf See und in chemischen Anlagen mit kontinuierlichen Prozessen. Der Kompromiss ist real: höhere Komplexität bei der Konzeption, vorgeschriebene Überwachungsgeräte und ein Wartungsteam, das umgehend auf IMD-Alarme reagieren muss. Für die meisten gewerblichen und privaten Anlagen ist die IT überflüssig – für kritische Einrichtungen hingegen ist sie unersetzlich.

Erdungssysteme im Vergleich – Seite an Seite

Wenn man sich mit den fünf Systemtypen einzeln befasst, gewinnt man ein besseres Verständnis. Wenn man sie nebeneinander betrachtet, entwickelt man ein besseres Urteilsvermögen. Die nachstehende Vergleichstabelle fasst die Parameter zusammen, die bei der Abwägung verschiedener Systeme am wichtigsten sind.

Das Muster ist einheitlich: TN-S ist das sicherste System für den allgemeinen Einsatz, verursacht jedoch die höchsten Kosten für Leitungsmaterial. TN-C-S bietet nahezu gleichwertige Sicherheit bei geringeren Installationskosten und hat sich weltweit als Standard für die Verteilung in Städten und Vororten etabliert. TT ist die praktische Lösung, wenn keine Netzerdung verfügbar ist, hängt jedoch vollständig von der Zuverlässigkeit der Fehlerstromschutzschalter und der Bodenqualität ab. IT ist das Spezialsystem – unübertroffen in Bezug auf die Versorgungssicherheit, jedoch anspruchsvoll in der Planung und Wartung. TN-C gehört in die Geschichtsbücher.

So wählen Sie das richtige Erdungssystem aus

Die Wahl eines Erdungssystems ist keine ästhetische Entscheidung. Es handelt sich um einen dreistufigen Ausschlussprozess: Die Antworten ergeben sich aus den Vorgaben Ihres Stromversorgers, Ihrer Gebäudetypologie und einer abschließenden Überprüfungscheckliste. Wenn Sie diese Schritte nicht in der richtigen Reihenfolge durchführen, laufen Sie Gefahr, ein System zu spezifizieren, das tatsächlich nicht realisiert werden kann.

Beginnen Sie mit dem, was Ihr Netz bietet

Bevor Sie eine Entscheidung treffen, sollten Sie sich darüber informieren, was Ihr Stromversorger bis zur Grundstücksgrenze liefert. In den meisten Ländern der Welt gibt es dafür drei mögliche Szenarien:

• In der Stadt oder in Vororten, mit unterirdischer oder moderner Freileitung: Das Dienstprogramm stellt mit ziemlicher Sicherheit eine TN-C-S (PME) Anschluss. Ihre Aufgabe besteht darin, die eingehende PEN-Leitung am Hauptverteiler in separate N- und PE-Leitungen aufzuteilen und die gesamte Innenverkabelung des Gebäudes als TN-S-System auszuführen – genau so, wie es die Norm BS 7671 und die meisten europäischen nationalen Vorschriften vorschreiben.
• Ländlich oder abgelegen, ausschließlich mit Freileitungen: Der Energieversorger kann Strom ohne jeglichen Erdungsanschluss liefern – lediglich über Phasen- und Neutralleiter an den Masten. In diesem Fall, TT ist Ihre einzige Option. Sie müssen eine lokale Erdungselektrode installieren, deren Dimensionierung den Bodenverhältnissen am Standort entsprechen muss, und jeden Stromkreis mit entsprechend abgestimmten Fehlerstromschutzschaltern absichern.
• Großes Industriegelände mit eigenem Transformator: Sie haben die Kontrolle über die Quelle. Entwerfen Sie das gesamte System so, dass TN-S aus der Sekundärseite des Transformators, wodurch Sie sich die bestmögliche Sicherheit und EMV-Leistung sichern, ohne von den Erdungspraktiken des Energieversorgers abhängig zu sein.

Auch wenn sich die üblichen Versorgungsbedingungen in Ihrem Land von diesen Mustern unterscheiden, gilt dennoch derselbe Grundsatz: Der Energieversorger legt die Rahmenbedingungen fest, und Ihre Anlagenkonzeption muss sich daran halten.

Passen Sie das System an Ihre Art von Einrichtung an

Sobald Sie wissen, was das Stromnetz bietet, passen Sie das Erdungssystem an die tatsächlichen Anforderungen des Gebäudes an. Verschiedene Gebäudetypen stellen grundlegend unterschiedliche Anforderungen an Sicherheit, Versorgungssicherheit und elektromagnetische Verträglichkeit.

Die Tabelle ist kein starres Schema – in großen Anlagen werden häufig verschiedene Systeme kombiniert. Die Regel lautet, dass jedes System innerhalb seines Bereichs elektrisch in sich geschlossen sein muss und kein Stromkreis zwei verschiedene Erdungskonfigurationen überspannen darf.

Überprüfen Sie Ihre Wahl – Eine praktische Checkliste

Die Spezifikation ist fertiggestellt. Bevor sie in die konkrete Umsetzung geht, sollten Sie diese sechs Punkte überprüfen:

1. ✓ Unterstützt die Versorgungsart an der Grundstücksgrenze tatsächlich das von Ihnen angegebene System?
2. ✓ Nur TT-Systeme: Wurde der Widerstand der Erdungselektrode überprüft (R_A × Ich_Δn ≤ 50 V), und wird der Wert zur trockensten Zeit des Jahres gemessen, nicht nach Regen?
3. ✓ Ausschließlich TN-C-S-Anlagen: Ist der PEN-Trennpunkt eindeutig gekennzeichnet, wobei die N- und PE-Sammelschienen dauerhaft voneinander getrennt sind und keine nachgeschaltete Wiederverbindung erfolgt?
4. ✓ Nur IT-Systeme: Wurde ein IMD mit akustischem und optischem Alarm vorgeschrieben, und gibt es ein dokumentiertes Verfahren für die Reaktion auf einen Erstfehleralarm?
5. ✓ Wurde für die Überprüfung eine Durchgangsprüfung des PE-Leiters zwischen jedem Verteilerkasten und jedem Endstromkreis vorgeschrieben?
6. ✓ Falls sich im Gebäude IT-, Kommunikations- oder sensible elektronische Geräte befinden, erfolgt die interne Verteilung tatsächlich nach dem TN-S-Prinzip (getrennte N- und PE-Leiter jenseits der Hauptzuleitung)?

Auslegung von Erdungssystemen – Wichtige praktische Überlegungen

Ein Klassifizierungsleitfaden gibt Ihnen Aufschluss darüber, welches System Sie wählen sollten. Ein Auslegungsleitfaden zeigt Ihnen, ob es tatsächlich funktionieren wird. Drei Faktoren bestimmen die tatsächliche Leistung eines Erdungssystems, und keiner davon lässt sich aus einem Normendokument ableiten.

Bodenwiderstand und Auslegung von Erdungselektroden

Der Erdboden unter einem Gebäude ist kein gleichartiger Leiter. Sein spezifischer Widerstand – gemessen in Ohm-Meter (Ω·m) – variiert um mehrere Größenordnungen, je nachdem, woraus dieser Erdboden besteht und wie feucht er ist.

Diese Zahlen sind nicht nur theoretischer Natur. Ein Standort mit trockenem, sandigem Boden und einem Widerstand von 1.000 Ω·m benötigt ein Erdungssystem von etwa hundertmal umfangreicher als eine, die in feuchten Lehm mit einem Wert von 10 Ω·m verlegt wird – bei gleichem Zielwiderstand. Führen Sie die Messungen stets vor Ort mit der Vierpunktmethode nach Wenner durch und planen Sie stets unter Berücksichtigung der trockensten saisonalen Bedingungen. Der spezifische Bodenwiderstand in 1 Meter Tiefe kann um den Faktor drei zu eins zwischen einem nassen Winter und einem trockenen Sommer.

Bei einem einzelnen vertikalen Erdungsstab, der in gleichmäßigen Boden eingetrieben wird, beträgt der Widerstand:

R = (ρ / 2πL) × [ln(8L/d) − 1]

Dabei ist ρ der spezifische Widerstand des Bodens (Ω·m), L die Stablänge (m) und d der Stabdurchmesser (m). Die Formel liefert eine Erkenntnis, mit der sich Geld sparen lässt: Die Tiefe ist ausschlaggebend für die Verbesserung der Festigkeit, nicht der Durchmesser. Eine Verdopplung des Stangendurchmessers verändert den Widerstand um höchstens einige Prozent. Eine Verdopplung der Einstichtiefe kann den Widerstand fast um die Hälfte reduzieren. Reicht eine Stange nicht aus, fügen Sie weitere hinzu – halten Sie dabei jedoch einen Abstand von mindestens einer Stangenlänge ein. Wenn Sie sie zu dicht beieinander platzieren, überschneiden sich ihre jeweiligen “Widerstandszonen”, wodurch die zweite Stange weitaus weniger wirksam ist als die erste.

Normen, Prüfung und Verifizierung

Ein Erdungskonzept, das auf dem Papier richtig aussieht, in der Praxis aber versagt, ist nicht richtig. Durch Tests wird der Kreis geschlossen.

Die wichtigsten Normen, die man griffbereit haben sollte: IEC 60364 Baureihe für Niederspannungsanlagen, IEEE-Norm 80 für die Auslegung der Erdung von Mittelspannungs-Schaltanlagen, BS 7430 für praktische Anleitungen zur Erdungsinstallation sowie IEC 62305 für die Anforderungen an die Erdung im Blitzschutz.

Das bewährte Prüfverfahren ist das Potentialabfall-Methode (Dreipunkt-Methode). Eine Stromsonde wird in einem Abstand von mindestens dem Fünffachen der Diagonale des zu prüfenden Erdungssystems in den Boden getrieben. Eine Potentialsonde wird zwischen der Stromsonde und der Elektrode platziert. Die Messwerte werden zunächst bei der Potentialsonde in der Mitte erfasst und anschließend um ±10% der Entfernung verschoben; stimmen alle drei Messwerte innerhalb einer engen Toleranz überein, entspricht der Mittelwert dem Elektrodenwiderstand. Weichen sie voneinander ab, befindet sich die Stromsonde zu nahe – vergrößern Sie den Abstand und wiederholen Sie den Vorgang.

Bei gleichartigem Boden gilt die 62%-Regel Es gibt einen Trick: Platzieren Sie die Potentialsonde bei 62% des Abstands zwischen der zu prüfenden Elektrode und der Stromsonde, nicht bei 50%. Bei genau 62% befindet sich die Sonde am tatsächlichen Nullpotentialpunkt, sodass bereits beim ersten Versuch ein korrekter Messwert angezeigt wird.

Die Zielwiderstandswerte richten sich nach der jeweiligen Anwendung und nicht nach einem allgemeingültigen Wert: ≤ 1 Ω für große Umspannwerke und Industrieanlagen, ≤ 5 Ω für Gewerbegebäude und ≤ 10 Ω für Blitzschutzanlagen. Wenn am Standort saisonale Schwankungen bekannt sind, sollte die Prüfung sechs Monate nach der Inbetriebnahme wiederholt werden, um das entgegengesetzte Extrem zu erfassen.

Erdung und Überspannungsschutz – der oft übersehene Zusammenhang

Ein Überspannungsschutzgerät, das an einer schlecht geerdeten Anlage installiert ist, ist reine Augenwischerei. Überspannungsschutzgeräte leiten die Energie von Überspannungen – sei es durch Blitzschlag oder Schaltvorgänge – in die Erde ab. Jedes Ohm Impedanz im Erdungspfad verursacht einen Spannungsabfall, der an den Anschlüssen der Geräte auftritt. Bei einer 8/20-μs-Überspannungswellenform verursacht jeder zusätzliche Meter Erdungskabel etwa 1 kV induktiver Spannungsabfall pro Kiloampere des Stoßstroms. Ein Stoßstrom von 10 kA, der durch eine 3 Meter lange Erdungsleitung fließt, könnte die Spannung, die das Überspannungsschutzgerät eigentlich begrenzen sollte, um 30 kV erhöhen – und genau diese Spannung liegt tatsächlich an Ihren Geräten an.

Die Art des Erdungssystems wirkt sich direkt auf die Anforderungen an Überspannungsschutzgeräte (SPD) aus. In einem TT-System, bei dem die Erdungselektroden auf der Versorgungs- und der Verbraucherseite mehr als 15 Meter voneinander entfernt sind, sind SPDs auf beiden Seiten der Anlage vorgeschrieben, um zu verhindern, dass durch Blitzschlag verursachte Potentialunterschiede zu einem Lichtbogen über diese Lücke führen. Selbst in TN-Systemen muss der Überspannungsschutz die beiden Erdungspunkte überbrücken, wenn eine zusätzliche lokale Erdungselektrode in einem Abstand von mehr als 15 Metern zur Hauptelektrode installiert ist.

Die praktische Erkenntnis: Die Auslegung des Erdungssystems und die Festlegung des Überspannungsschutzes sollten in derselben Planungsphase erfolgen und nicht nacheinander. Die beiden Systeme sind elektrisch miteinander gekoppelt, und ihre Leistungsfähigkeit ist untrennbar miteinander verbunden. Bei der Auswahl von Überspannungsschutzgeräten (SPD) sollten Ingenieure sicherstellen, dass die Geräte über eine anerkannte Zertifizierung durch eine unabhängige Stelle verfügen, die sowohl die Produktsicherheit als auch die Leistungsfähigkeit gemäß den Normen IEC/EN 61643 abdeckt – dies gewährleistet, dass die Schutzkette vom Erdungselektrodenanschluss bis zum Geräteanschluss auch unter Fehlerbedingungen intakt bleibt. Für Installationen, die zertifizierte Überspannungsschutzkomponenten mit vollständiger TÜV-, CB- und CE-Zertifizierung über die gesamte SPD-Produktpalette hinweg erfordern, bietet LSP technische Unterstützung und Dokumentation durch sein technisches Team unter lsp.global.