TN-System

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Ein TN-System (frz. Terre Neutre) ist eine bestimmte Realisierungsart eines Niederspannungsnetzes zur elektrischen Stromversorgung in der Elektrotechnik.

Allgemeines[Bearbeiten]

Im Gegensatz zu einem IT-System ist in einem TN-System wie in einem TT-System der Sternpunkt auf Unterspannungseite der speisenden Transformatorenstation geerdet. Im Unterschied zu einem TT-System wird in einem TN-System eine Nullung (Erdung) an diesem Sternpunkt durchgeführt.

Nach der Ausführung des Schutzleiters werden TN-Systeme unterschieden in TN-C-Systeme, TN-C-S-Systeme und TN-S-Systeme.

Erdschlüsse in TN-Netzen führen bei ausreichender Niederohmigkeit zu Erdschlussströmen, die die vorgeschaltete Sicherung zum Ansprechen bringen. Hochohmige Erdschlüsse dagegen erzeugen einen Erdschlussstrom, der die Sicherung nicht unbedingt zum Ansprechen bringt. Diese Erdströme, auch Fehlerströme genannt, sind besonders gefährlich, da sie zu Stromunfällen oder zu Anlagenbränden führen können.

Aus diesem Grund ist zur Erkennung eines Erdschlusses eine empfindliche Überwachung erforderlich, die mit einer Fehlerstromüberwachungseinrichtung in Form von Fehlerstromschutzschaltern (FI-Schalter bzw. RCD) erfolgt.

TN-C-System [Bearbeiten]

Ein TN-C-System
Siehe auch: Nullung

In einem TN-C-System (frz. Terre Neutre Combiné) wird ein PEN-Leiter eingesetzt, der gleichzeitig Schutzleiter (PE) und Neutralleiter (N) ist.

Wenn ein PEN-Leiter in einer Installation unterbrochen wird, liegt an den leitfähigen Gehäusen der vor der Unterbrechungsstelle angeschlossenen Geräte – bedingt durch die Verbindung vom Außenleiter zum PEN-Leiter im Gerät – die volle Außenleiterspannung gegen Erde an, also in der Regel 230 V. Ein TN-C-System in Haushalten, wie vor Jahrzehnten noch häufig installiert, stellt deshalb eine erhebliche potentielle Gefahrenquelle dar.

Auch im normalen Betrieb liegt an den Gehäusen eine gewisse Spannung gegen Erde an, die nach dem Ohmschen Gesetz durch den Widerstand des PEN-Leiters und den durch ihn fließenden Strom verursacht wird. In mehrphasigen Installationen kommt es außerdem bei ungleichmäßiger Belastung der Außenleiter zu Nullpunktverschiebungen, und in ungünstigen Fällen kann nahezu die volle Spannung zwischen Außenleitern (bis zu 400 V) am Gerät anliegen, was in den allermeisten Fällen zur elektrischen Zerstörung der betroffenen Geräte führt.

Ein TN-C-System ist nur noch bei Leitern mit einem Querschnitt von mindestens 10 mm² Kupfer oder 16 mm² Aluminium zulässig. Die Beschränkung wurde festgelegt, um die Wahrscheinlichkeit eines unterbrochenen PEN-Leiters gering zu halten. Für Altinstallationen mit geringerem Querschnitt besteht Bestandsschutz. Dieser ist im Baurecht verankert und erlaubt es, Anlagen weiter zu betreiben, die nach früheren Normen errichtet wurden (und diesen noch entsprechen), wenn keine wesentlichen Änderungen vorgenommen werden. Erweiterungen müssen aber ab Übergangspunkt zur alten Anlage in jedem Falle nach aktuellen Normen errichtet werden. Was nach früher gültigen Normen (auch TGL) errichtet wurde, braucht nur geändert (angepasst) zu werden, wenn dies in der DIN VDE 0100 (VDE 0100 bis 1976) festgelegt wurde. Das Auswechseln von elektrischen Betriebsmitteln bedarf keiner Anpassungen an die aktuellen Normen, wenn die neuen Betriebsmittel exakt die gleiche Funktion des alten Betriebsmittels haben (was z. B. beim Ersatz alter Dreh-Wechselschalter durch Kipp-Schalter für die Beleuchtung nicht der Fall ist).

Im TN-C Netz können Fehlerstromschutzschalter in der Niederspannungsverteilung nur unter der Voraussetzung einer fachgerechten Anlageninstallation[1] (der PEN-Leiter darf nur einmal am Einspeisepunkt und nicht noch zusätzlich außerhalb der Niederspannungsverteilung geerdet sein) – und da nur mit wesentlichen Einschränkungen – verwendet werden. Im Gegensatz zur österreichischen Elektrotechnikverordnung ist allerdings für Deutschland in der DIN VDE 0100-410:2007-06 unter Punkt 411.4.5 der Einsatz von Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (RCD) in TN-C-Systemen ausdrücklich untersagt.

Es ist nur Zusatzschutz bei Berührung von Außenleitern gegen Erdpotential, aber nicht gegen PEN (z. B. geerdete Gehäuse), gegeben! Sogenannte RCD-Steckdosen dagegen bieten auch im TN-C Netz uneingeschränkten Schutz.

Die österreichische Elektrotechnikverordnung ETV[2] schreibt (erstmals mit der Ausgabe 2002/A2) im neuen §7a die Nachrüstung auch in Altwohnungen vor, wenn diese neu vermietet werden. Die Anordnung in §7a lautet sinngemäß: Bei Neuvermietung einer Wohnung, die über keinen Zusatzschutz verfügt, ist, „unbeschadet des vorhandenen Anlagenzustandes“, der Einbau mindestens eines Fehlerstrom-Schutzschalters mit einem Nennfehlerstrom von nicht mehr als 30 mA „unmittelbar vor der in der Wohnung befindlichen Leitungsschutzeinrichtungen“ sicherzustellen.

TN-C-S-System[Bearbeiten]

Ein TN-C-S-System

Ein TN-C-S-System (frz. Terre Neutre Combiné Séparé) setzt sich aus einem TN-C-System vorzugsweise für das Verteilungsnetz des Energieversorgers und einem TN-S-System in der Kundenanlage zusammen.

Gemäß TAB 2007 Punkt 6.1 (10) erfolgt die Aufteilung des PEN Leiters in einen Schutzleiter „PE“ und einen Neutralleiter „N“ möglichst im Hauptstromversorgungssystem. Dieser Punkt kennzeichnet den Übergang vom TN-C-System zum TN-S-System. Ab dem Übergang zum TN-S-System werden Schutzleiter (PE) und Neutralleiter (N) im weiteren Leitungsverlauf strikt getrennt geführt, und gemäß DIN VDE 0100-540:2007-06 (Punkt 543.4.3) ist es nicht zulässig, den Neutralleiter im weiteren Leitungsverlauf mit irgendeinem anderen geerdeten Teil der Anlage zu verbinden oder wieder mit dem Schutzleiter zusammenzuführen.

Dieses System ist bei Gebäudeversorgungen in Deutschland, Österreich und der Schweiz weit verbreitet und für Neuinstallationen Standard (siehe auch Vortrag: „Einführung des TN-System bei RWE“)[3].

In den bisherigen VDE-Normen gab es keine explizite Forderung einer möglichst frühen PEN-Aufteilung. PEN-Leiter verursachen jedoch erhebliche Streuströme und -felder und sind extrem ungünstig für die EMV.[4] Die DIN VDE 0100-444 „Schutz gegen elektromagnetische Störungen (EMI) in Anlagen von Gebäuden“ fordert „in Gebäuden, die in bedeutendem Umfang Betriebsmittel der Informationstechnik aufweisen oder von denen dies für die Zukunft zu erwarten ist“ in Abschnitt 444.3.12 die Auftrennung des PEN Leiters in PE und N ab Gebäudeeintritt[5].

Gemäß DIN VDE 0100-410 müssen Niederspannungsanlagen (dazu zählen auch übliche Kundenanlagen) den Anforderungen an den Fehlerschutz entsprechen. Gemäß Punkt 411.3 sind damit die Maßnahmen „Schutzerdung und Potentialausgleich“, „Schutzpotentialausgleich über die Haupterdungsschiene“ und „Automatische Abschaltung im Fehlerfall“ gemeint.

Als „zusätzlichen Schutz für Endstromkreise für den Außenbereich und für Steckdosen“ fordert die DIN-VDE 0100-410[6] für Neuanlagen seit der Ausgabe Juni 2007 (mit Übergangsfrist bis Ende Januar 2009) für alle Steckdosen-Stromkreise, welche durch elektrotechnische Laien genutzt werden, einen Fehlerstromschutzschalter (RCD) mit einem Bemessungsdifferenzstrom von maximal 30 mA (in Innenräumen Stromkreise bis 20 A, im Außenbereich für alle Endstromkreise bis 32 A). Für Räume mit Duschen oder Badewannen in Neubauten fordert die DIN VDE 0100-701 (siehe Vortrag: DIN VDE 0100-701[7]) bereits seit 1984 für alle Stromkreise (ausgenommen fest angeschlossene Warmwasserbereiter) einen RCD wie oben beschrieben.

TN-S-System[Bearbeiten]

TN-S-System

In einem TN-S-System (frz. Terre Neutre Séparé) sind separate Neutralleiter und Schutzleiter vom Transformator bis zu den Verbrauchsmitteln geführt.

Ein TN-S-System ist sicherer als das TN-C-System. Die Probleme, die dort aus einem unterbrochenen PEN-Leiter resultieren können, treten hier nicht auf, der Schutz ist erheblich besser gewährleistet. Der Einsatz ist jedoch nicht sehr häufig und erfolgt vorwiegend in größeren gewerblichen Anlagen, die üblicherweise mit Mittelspannung versorgt werden und mit eigenen Transformatoren ausgestattet sind (entspricht dann einem TN-C-S-System). Auch ältere Stadt- und Vorstadthäuser in Großbritannien werden häufig per TN-S-System versorgt.

Das TN-S-System ist unsicherer als das TN-C-S-System, wenn größere Gebiete (z. B. ganze Stadtviertel) auf diese Weise angeschlossen werden.

Der Übergang von einem TN-C- zu einem TN-S-System wird mit einer blauen Leitung signalisiert.

Erdung in TN-Systemen[Bearbeiten]

Beim möglichen Erdschluss eines Außenleiters können andere Leiter wie PEN- und PE-Leiter eine Spannung gegen Erde annehmen, welche die zulässige Berührungsspannung von 50 V übersteigt. Um diese Spannungsüberhöhung zu verhindern, wird durch mehrere Erder, also Betriebserder (RB) am Netztransformator und Anlagenerder (RA) in den Verbraucheranlagen, der Gesamterdungswiderstand im Niederspannungsnetz verkleinert. Alle Erder bilden zusammen an der Potenzialausgleichschiene eine Parallelschaltung.

Normen[Bearbeiten]

  • DIN VDE 0100-100:2009-06 Errichten von Niederspannungsanlagen – Teil 1: Allgemeine Grundsätze, Bestimmungen allgemeiner Merkmale, Begriffe
  • DIN VDE 0100-410:2007-06 Errichten von Niederspannungsanlagen – Teil 4-41: Schutzmaßnahmen - Schutz gegen elektrischen Schlag
  • DIN VDE 0100-540:2012-06 Errichten von Niederspannungsanlagen – Teil 5-54: Auswahl und Errichtung elektrischer Betriebsmittel – Erdungsanlagen, Schutzleiter und Schutzpotentialausgleichsleiter
  • DIN VDE 0100-444:2010-10 Errichten von Niederspannungsanlagen – Teil 4-444: Schutzmaßnahmen – Schutz bei Störspannungen und elektromagnetischen Störgrößen
  • DIN VDE 0100-701:2008-10 Errichten von Niederspannungsanlagen – Teil 7-701: Anforderungen für Betriebsstätten, Räume und Anlagen besonderer Art – Räume mit Badewanne oder Dusche
  • IEC 60364-1:2005-11 Low-voltage electrical installations – Part 1: Fundamental principles, assessment of general characteristics, definitions

Siehe auch[Bearbeiten]

Literatur[Bearbeiten]

 Gerhard Kiefer: VDE 0100 und die Praxis. 12 Auflage. VDE-Verlag GmbH, Berlin/Offenbach 2009, ISBN 978-3-8007-3130-5.

 Günter Springer: Fachkunde Elektrotechnik. 18 Auflage. VDE-Europa-Lehrmittel Verlag, Wuppertal 1989, ISBN 3-8085-3018-9.

 Werner Hörmann, Bernd Schröder:: VDE Schriftenreihe 140 - Schutz gegen elektrischen Schlag in Niederspannungsanlagen – Kommentar der DIN VDE 0100-410 (VDE 0100-410):2007-06. 18 Auflage. VDE-Europa-Lehrmittel Verlag, Berlin 2010, ISBN 978-3-8007-3190-9.

 Hans Schultke: ABC der Elektroinstallation. 14 Auflage. EW Medien und Kongress GmbH, Frankfurt 2009, ISBN 978-3-8022-0969-7, S. 131ff.

Fußnoten[Bearbeiten]

  1. Schrack, Sicherheitstechnische Anforderungen an Verbraucheranlagen (PDF; 3,4 MB)
  2. Ö. BM JFI - Sicherheit elektrischer Anlagen - Elektrotechnikverordnung
  3. [1] (PDF; 297 kB) Einführung des TN-System bei RWE
  4. [2] (PDF; 623 kB) Vortrag: „Elektroinstallation und EMV in einem Gebäude“, 33 Seiten
  5. [3] EMV-gerechtes Netz für Maschinen und Geräte
  6. [4] (PDF; 246 kB) Moeller, Erläuterungen zur DIN VDE 0100-410
  7. [5] (PDF; 5,2 MB) DIN VDE 0100-701 „Errichtungsbestimmungen für Räume mit Badewanne oder Dusche“