Erdungssysteme

Erdungssysteme

Als Erdungssystem wird die Gesamtheit aller Mittel und Maßnahmen bezeichnet, die Ströme in das Erdreich ableiten („erden“). Das Erdungssystem umfasst die Erdungsleitungen sowie einen oder mehrere Erder. Je nach Einbautiefe wird zwischen Tiefenerder und waagrecht verlegten Oberflächenerder unterschieden. Fundamenterder sind spezielle Oberflächenerder, die im Fundament unterhalb der Feuchtigkeitsisolation verlegt werden.

Aufgaben und Anforderungen an Erdungsanlagen

Die Erdungsanlage wird in Neubauten als erste technische Einrichtung eingebaut. Zu den Aufgaben einer Erdungsanlage zählen der Schutz von Lebewesen, Blitzschutz von Anlagen und Gebäuden, die Sicherung der bestimmungsgemäßen Stromversorgung sowie die Limitierung elektromagnetischer Störungen. Das Erdungssystem (Erdung) ist damit eine wesentliche Komponente in Nieder- und Hochspannungsnetzen. Das jeweilige Erdungssystem wird gemäß dieser Forderungen ausgelegt und muss folgende Anforderungen erfüllen:

  • Personensicherheit
  • Korrosionsbeständigkeit
  • mechanische Festigkeit
  • Beherrschung des höchsten Fehlerstroms und seiner thermischen Wirkungen

Funktionsweise von Erdungsanlagen

Die Erdungsanlage stellt ein definiertes Bezugspotential oder einen Potentialausgleich her, durch den sich eine etwaige auftretende Spannung kurzschließen lässt. Wie jede elektrisch leitfähige Verbindung weist das Erdungssystem einen Widerstand, den Erdungswiderstand, auf. Bei einem kontinuierlichen Stromfluss bleibt daher eine Spannung bestehen (Ohm´sches Gesetz). Mit der Erdungsanlage wird daher nur dann jegliche Potentialdifferenz ausgeschlossen, wenn es sich um einen statischen Anwendungsfall handelt.

Die grundlegenden Begriffe für Erdungssysteme im Zusammenhang mit Niederspannungsanlagen sind in der DIN VDE 0100-200:2006-06 „Errichten von Niederspannungsanlagen“ im Hauptabschnitt 826-13 „Erdung und Verbindungen“ festgelegt.

Arten von Erdungsanlagen

In der Regel wird – abhängig von Aufgabe und Aufbau – zwischen folgenden Arten einer Erdungsanlage unterschieden, die häufig auch kombiniert werden:

  • Die Schutzerdung stellt eine sichere Verbindung von elektrischen Anlagen und Geräten zum Erdreich her. Bei einer Gerätefehlfunktion werden somit gefährliche Berührungsspannungen vermieden. Die Schutzerdung kann der Funktionserdung dienen, umgekehrt gilt dies nicht
  • Die Funktionserdung dient dem sicheren Betrieb elektrischer Einrichtungen. Ziel der Funktionserdung ist es, Störströme sicher abzuleiten und elektrische Störeinkopplungen auszuschließen
  • Die Blitzschutzerdung führt den Blitzstrom ins Erdreich ab und dient damit dem Gebäudeschutz
  • Die Betriebserdung kommt meist in Kraftwerken und Schaltanlagen zum Einsatz, um den störungsfreien Anlage- oder Gerätebetrieb zu gewährleisten

Sind Überspannungs-Schutzeinrichtungen, zum Beispiel Schutzfunkenstrecken, in die Erdungsleitung eingebaut, handelt es sich um ein offenes Erdungssystem.

Die Blitzschutzerdung

Als Blitzschutzerdung wird das Erdungssystem für eine Blitzschutzanlage bezeichnet, die den von der der Fangvorrichtung fließenden Blitzstrom sicher in die Erde ableitet. Damit dies selbst bei der hohen Stromdichte des Blitzstromes gewährleistet ist, muss die Erdungsanlage entsprechend ausgeführt sein und eine niedrige Impedanz aufweisen. Als Erder für die Blitzschutzerdung können Fundamenterder und andere im Erdreich eingebettete Metallteile sowie rings um das zu schützende Gebäude im Erdreich verlegte Ringerder eingesetzt werden. Aktive Rohrleitungen dürfen für Erdungssysteme nicht mehr verwendet werden. Zum Einsatz kommen auch Einzelerder oder als Tiefenerder ausgeführte Staberder. Durch die Parallelschaltung mehrerer kürzerer Einzelerder lässt sich der Erdungswiderstand verringern. Um wechselseitige Beeinträchtigungen der Erder zu vermeiden, soll der Abstand der Einzelerder mindestens so groß sein wie die wirksame Erderlänge.

Planung und Schutz von Erdungsanlagen

Bei der Planung müssen Form und Abmessung des Erdungssystem berücksichtigt werden. Damit die Erdungsanlage lange funktionsfähig bleiben kann, sind die Erder so zu schützen, dass sie im Erdreich nicht korrodieren. Die Verbindungen zum Erder sollten über lösbare Trennstellen erfolgen, um spätere Erdungsmessungen zu ermöglichen. Besteht eine Verbindung zwischen dem Potentialausgleich des Gebäudes und der Blitzschutzerdung, ist kein bestimmter Erdungswiderstand vorgeschrieben. Besteht keine Verbindung, darf der in Ohm gemessene Erdungswiderstand den fünffachen Mindestabstand in Metern zwischen den oberirdischen Teilen der Blitzschutzanlage und anderen leitfähigen Teilen des Gebäudes nicht überschreiten. Als Potentialausgleich muss ein spezieller Blitzschutzpotentialausgleich verwendet werden. Die Funktion der Erdungsanlage hängt nicht von der Höhe des Ausbreitungswiderstandes der Erdungsanlage, sondern vom Potentialausgleich ab. Dadurch kann der Blitzstrom gefahrlos im Erdreich verteilt werden. Der Erder muss weitgehend Kontakt zum Erdreich haben (min. 80%). Je nach Ausführung des Fundaments wird dieser Wert von manchen Fundamenterdern nicht erreicht. In diesem Fall sind spezielle Ausführungen notwendig.

Erdungsanlagen und insbesondere Bitzschutzerdungen erfüllen wichtige Sicherheitsfunktionen. Die Errichtung eines Erdungssystems sollte daher dem Fachmann überlassen werden.

Wir sind Ihr Partner für den EMV-orientierten Gebäudeschutz. Gerne beantworten wir Ihre Fragen und beraten Sie hinsichtlich Ihres Anliegens. Entsprechende Informationen finden Sie im Kontaktbereich.