Isolationswächter

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Ein Isolationswächter (auch Isolationsüberwachungsgerät) überwacht in Stromnetzen den Isolationszustand eines IT-Netzes, also Niederspannungsnetze ohne betriebsmäßig geerdeten Sternpunkt, auf die Unterschreitung eines minimalen Isolationswiderstandes. In der Regel wird dazu eine Strommessung gegen Erde durchgeführt. Im Fehlerfall, bei Überschreitung des Isolationsfehlerstromes, kann entweder nur eine Warnung abgegeben oder auch eine Abschaltung des betreffenden Netzabganges durchgeführt werden.

Geschichte[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Der erste Isolationswächter wurde von Walther Hans Bender in Frankfurt/Oder entwickelt und beim Reichspatentamt im Jahr 1939 unter dem Namen A-Isometer zum Patent angemeldet (Patenturkunde 722348). Hierbei handelte es sich um die erste aktiv messende Isolationsüberwachungs- und Erdschlussanzeigeeinrichtung für Drehstromanlagen im Braunkohlebergbau. Der technische Begriff Isometer wurde am 31. Juli 1952 beim Deutschen Patent- und Markenamt unter der Registrier-Nr. 622564 eingetragen.

Anwendung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Isolationswächter mit Erdfehlersuche

Angewendet werden Isolationswächter dort, wo Stromversorgungen bzw. deren Abgänge einfehlersicher sein müssen, wo also ein einfacher Fehler (einpoliger Erdschluss) nicht zu einem Ausfall der Stromversorgung oder und des betreffenden Abganges führen darf, wie zum Beispiel in Operationsräumen und Intensivstationen, in Eisenbahn-Stellwerken, in kritischen Bereichen in der Industrie, in konventionellen Kraftwerken und Photovoltaikanlagen, auf Schiffen oder in Elektrofahrzeugen.

Der erste Erdschluss ist in IT-Netzen prinzipiell ungefährlich solange die Ableitkapazität der Anlage klein genug ist, was in aller Regel bei kleiner räumlicher Ausdehnung des Netzes der Fall ist. Er muss vom Isolationswächter gemeldet werden, damit er zeitnah behoben werden kann. Wird ein erster Erdfehler nicht behoben, besteht bei einem zweiten Fehler die Gefahr, dass der Berührende einen Stromkreis über beide Fehlerstellen schließt. Aus diesem Grund ist die Lokalisierung und Beseitigung von Isolationsfehlern durch die DIN VDE 0100-410 (VDE 0100 Teil 410): 2007-06 zwingend vorgeschrieben. Da die Fehlersuche in der Anlage häufig eine Herausforderung darstellt, werden fest installierte und mobile Geräte zur Lokalisierung von Erdfehlern eingesetzt (englisch Earthfault Detection System, EDS).

Ein verwandtes Verfahren mit ähnlicher Zielsetzung, welches im Hochspannungsbereich wie den Mittelspannungsnetzen eingesetzt wird, ist die Erdschlusskompensation, auch als Resonanzsternpunkterdung bezeichnet.

Isolationsüberwachungsgeräte gemäß Norm DIN EN 61557-8[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Dieser Teil der IEC 61557 legt Anforderungen für Isolationsüberwachungsgeräte (IMD) fest, die dauernd den Isolationswiderstand RF gegen Erde von ungeerdeten IT-Wechselspannungssystemen, von IT-Wechselspannungssystemen mit galvanisch verbundenen Gleichstromkreisen mit Nennspannungen bis AC 1000 V sowie von ungeerdeten IT-Gleichspannungssystemen bis DC 1500 V überwachen, unabhängig vom Messverfahren.[1]

Nach DIN EN 61557-8 (VDE 0413-8) gilt: Isolationsüberwachungsgeräte müssen nach ihrem vorgegebenen Messprinzip in der Lage sein, sowohl symmetrische als auch unsymmetrische Isolationsverschlechterungen zu überwachen. Eine symmetrische Isolationsverschlechterung liegt dann vor, wenn sich der Isolationswiderstand aller Leiter des zu überwachenden Netzes (annähernd) gleichmäßig verringert. Eine unsymmetrische Isolationsverschlechterung liegt dann vor, wenn sich der Isolationswiderstand, z. B. eines Leiters wesentlich stärker verringert als der der (des) übrigen Leiter(s). So genannte Erdschlussüberwachungsrelais, die als alleiniges Messkriterium die bei Auftreten eines Erdschlusses entstehende Unsymmetriespannung (Verlagerungsspannung) nutzen, sind keine Isolationsüberwachungsgeräte im Sinne dieser Norm. Unter besonderen Netzbedingungen kann zum Erfüllen der Überwachungsaufgabe eine Kombination mehrerer Messverfahren notwendig sein, einschließlich einer Unsymmetrieüberwachung.[2]

Siehe auch[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Normen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • DIN EN DIN EN 61557-8 (VDE 0413-8):2015-12, "Elektrische Sicherheit in Niederspannungsnetzen bis AC 1000 V und DC 1500 V -Geräte zum Prüfen, Messen oder Überwachen von Schutzmaßnahmen -Teil 8: Isolationsüberwachungsgeräte für IT-Systeme"
  • DIN EN DIN EN 61557-9 (VDE 0413-9):2015-10,"Elektrische Sicherheit in Niederspannungsnetzen bis AC 1000 V und DC 1500 V -Geräte zum Prüfen, Messen oder Überwachen von Schutzmaßnahmen -Teil 9: Einrichtungen zur Isolationsfehlersuche in IT-Systemen"
  • IEC 61557-8:2014, "Electrical safety in low voltage distribution systems up to 1 000 V a.c. and 1 500 V d.c. - Equipment for testing, measuring or monitoring of protective measures - Part 8: Insulation monitoring devices for IT systems"
  • IEC 61557-9:2014, "Electrical safety in low voltage distribution systems up to 1000 V a.c. and 1500 V d.c. - Equipment for testing, measuring or monitoring of protective measures - Part 9: Equipment for insulation fault location in IT systems"

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • Gerhard Kiefer: VDE 0100 und die Praxis. 1. Auflage. VDE-Verlag GmbH, Berlin/Offenbach 1984, ISBN 3-8007-1359-4.
  • Günter Springer: Fachkunde Elektrotechnik. 18. Auflage. Verlag Europa-Lehrmittel, Wuppertal 1989, ISBN 3-8085-3018-9.
  • Wolfgang Hofheinz: Schutztechnik mit Isolationsüberwachung. VDE-Schriftenreihe Normen verständlich. Bd 114. 2. Auflage. VDE-Verlag, Berlin/Offenbach 2007, ISBN 3-8007-3026-X.

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. DIN EN 61557-8 VDE 0413-8:2015-12 Webseite VDE Verlag, abgerufen am 6. August 2017.
  2. Funktionsprinzip eines Isolationsüberwachungsgerätes Webseite Bender GmbH & Co. KG, abgerufen am 6. August 2017.