Spannungsprüfer

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Ein Spannungsprüfer ist ein elektrisches Prüfmittel, mit dem das Vorhandensein, bei manchen Spannungsprüfgeräten zusätzlich die Höhe, von Wechsel- oder Gleichspannung an betriebsmäßig spannungsführenden Teilen festgestellt wird. Es wird zwischen Spannungsprüfgeräten für den Einsatz im Bereich Niederspannung, dies sind elektrische Wechselspannungen unter 1 kV, und in dem darüber liegenden Bereich der Hochspannung unterschieden.

Hochspannung[Bearbeiten]

Spannungsprüfer für in der elektrischen Energietechnik genutzten Wechselspannungen von 1 kV bis 765 kV sind in den Normen IEC 61243-1 und IEC 61243-2 festgelegt.[1] Sie sind typischerweise in Form einer bis zu mehreren Metern langen, elektrisch isolierten Lanze ausgeführt, die zu Prüfzwecken von Hand an die Hochspannungsleiter herangeführt wird. Mittels kapazitiver Spannungsteilung wird optisch und akustisch durch eine in der Lanze angebrachte Prüfschaltung das Vorhandensein der Hochspannung angezeigt.[2] Der Anwendungsbereich dieser Prüfmittel liegt in Hochspannungsanlagen wie Freiluftschaltanlagen, Umspannwerken und im Bereich von Hochspannungslabors.

Niederspannung[Bearbeiten]

Spannungsprüfer für Niederspannung sind in den Normen EN 61243-3 / VDE 0682 Teil 401 festgelegt und sind zweipolig ausgeführt. Spannungsprüfer werden in Niederspannungsnetzen und bei Elektroinstallationen bis 1000 V zum schnellen, sicheren Prüfen eingesetzt. Der genaue Nennspannungsbereich, in dem der Prüfer eingesetzt werden darf, hängt vom Spannungsprüfer ab und ist auf dem Gerät vermerkt, beispielsweise 12–690 V. Im Gegensatz zu Phasenprüfern liefern Spannungsprüfer sichere Prüfergebnisse. Sie sind im Vergleich zu Multimetern leichter zu bedienen, bieten allerdings nicht deren Möglichkeiten bzw. Genauigkeit.

Aufbau[Bearbeiten]

Spannungsprüfer im Niederspannungsbereich bestehen aus einer Anzeigeeinheit (zum Beispiel Messwerk mit Skala) und zwei Prüfelektroden (Prüfspitzen). Eine der Prüfelektroden ist in das Gehäuse der Anzeigeeinheit integriert, die zweite ist fest über eine Leitung mit Griff angeschlossen. Zum Schutz des Spannungsprüfers und der prüfenden Person sind im Gerät mehrere Vorwiderstände, die den Prüfstrom begrenzen und die Spannung bis zum eigentlichem Messsystem auf wenige Volt herunter teilen.

Zur Messung werden mit den Prüfelektroden zwei unterschiedliche Potentiale (zum Beispiel zwei Leitungen) kontaktiert. Die Anzeige der Spannung erfolgt je nach Spannungsprüfer über einen Zeiger, LEDs oder eine Digitalanzeige. Diese zweipolige Prüfung ist erdungsunabhängig und gibt ein sicheres Prüfergebnis, des Weiteren können so auch Spannungen zwischen verschiedenen Außenleitern im dreiphasigem Drehspannungsnetz (TN-S-Netz) geprüft werden.

Es werden drei verschiedene Arten der Anzeige von Spannungspüfern unterschieden:

Analoge Spannungsprüfer[Bearbeiten]

Prüfball mit analoger Anzeige

Bei analogen Spannungsprüfern erfolgt die Anzeige mit einem Zeiger, der sich über einer Skala bewegt. Der Prüfstrom fließt durch ein Dreheisen- oder Tauchspulenmesswerk wodurch der Zeiger einen Ausschlag gibt. Dieses Messsystem ist mit 25–50 kΩ relativ niederohmig. Somit ist aus Sicherheitsgründen nach Norm eine Zweihandbedienung erforderlich. Analoge Spannungsprüfer werden aufgrund ihrer Störsicherheit bevorzugt bei Energieversorgern und in der Industrie eingesetzt

Spannungsprüfer mit LED-Anzeige für Polarität[Bearbeiten]

Siemens Universal-Spannungsprüfer (LED-Anzeige nur für Polarität; 1977)

Bei dieser frühen Ausführung sind nur zwei Leuchtdioden vorhanden, die das Vorhandensein einer Spannung sowie die Polarität anzeigen: bei Wechselspannung leuchten beide LEDs, bei Gleichspannung eine der beiden mit Plus bzw. Minus markierten.

Spannungsprüfer mit stufenweiser LED-Anzeige[Bearbeiten]

Profisafe mit Solarzelle

Die Anzeige der angelegten Spannung erfolgt über mehrere LEDs, denen verschiedene Spannungshöhen zugeordnet sind. Der Prüfstrom fließt durch eine elektronische Schaltung, die je nach Größe der zu prüfenden Spannung eine oder mehrere LEDs ansteuert. Diese Spannungsprüfer können nur die ungefähre Höhe der angelegten Spannung zeigen und sind somit für genauere Prüfungen ungeeignet. Durch die leichte Handhabung und Wartungsfreiheit, im Regelfall ist keine Batterie nötig, werden diese Prüfer bevorzugt im Handwerk eingesetzt.

Spannungsprüfer mit Digitalanzeige[Bearbeiten]

Digitaler Spannungsprüfer

Die Höhe der angelegten Spannung wird auf einer Digitalanzeige angezeigt. Die Auswertung der Spannung erfolgt mit einem Mikrocontroller. Die Prüfspannung wird durch einen Spannungsteiler auf eine Spannung zwischen 0 und 3 V heruntergeteilt und von einem Analog-Digital-Wandler in ein digitales Signal umgesetzt. Diese digitale Information wird von dem Mikrocontroller verrechnet und auf der Digitalanzeige als Zahlenwert zur Anzeige gebracht. Digitale Spannungsprüfer verfügen meist über noch weiter Funktionen wie zum Beispiel Durchgangsprüfung zur Überprüfung von ohmschen Widerständen, Drehfeldmessung oder Polaritätsmessung bei Gleichspannung. Zusätzlich zur Digitalanzeige sind in der Regel auch LEDs vorhanden, sodass der Spannungsprüfer auch ohne Batterie Spannung anzeigen kann. Durch die vielseitigen Einsatzmöglichkeiten, die einfache Handhabung und das genaue Prüfergebnis werden digitale Spannungsprüfer bevorzugt in der Industrie eingesetzt.

Einpoliger Spannungsprüfer[Bearbeiten]

Im Niederspannungsbereich ist der „einpolige Phasenprüfer“ in der DIN VDE 0680-6 mit aktueller Ausgabe vom April 1977 genormt. Dieser, umgangssprachlich auch „Lügenstift“ genannte Spannungsprüfer hat sich über die Jahre hin kaum verändert, und sein Einsatz als Spannungsprüfer ist nicht verboten, jedoch für die Feststellung der Spannungsfreiheit nach heutigen Maßstäben nicht mehr Stand der Technik.[3]

Der Begriff „Lügenstift“ begründet sich in der Tatsache, dass oft keine zweifelsfreie Aussage möglich ist. Es kann einerseits das Aufleuchten der Glimmlampe aufgrund zu starker Umgebungshelligkeit oft nicht eindeutig erkannt werden, es ist aber auch durch kapazitive Einkopplungen möglich, dass die Glimmlampe (wenn auch nicht so hell) aufleuchtet und vom Benutzer falsch interpretiert wird. Bei Berührung an der Kontaktelektrode darf ein Berührungsstrom von bis zu 0,5 mA zum Fließen kommen, je nach Bauart des „Lügenstifts“ werden die vollen 0,5 mA aber auch benötigt, um die Glimmlampe eindeutig zum Leuchten zu bringen. Unter mehreren möglichen Umständen (ungewollt hohe Standortisolierung, sehr trockene Haut oder Hornhaut) ist es möglich, dass dieser benötigte Stromfluss nicht zustande kommt und die Glimmlampe nicht ausreichend leuchtet. Der Benutzer kann optisch keinen Unterschied zwischen der kapazitiven Einkopplung und der schwachen Anzeige bei Standortisolierung sehen.

Berührungsloser Spannungsprüfer[Bearbeiten]

Berührungslose Spannungsprüfer werden als modernes Hilfsmittel gepriesen, sind aber schwierig als Prüfgerät einzustufen weil sie keiner besonderen Norm unterliegen. Es kommt somit die allgemeine Norm zur Gestaltung von Mess- und Prüfgeräten (EN 61010-1; DIN VDE 0411-1) zur Anwendung.

Ein unbestrittener Vorteil liegt darin, dass berührungslose Spannungsprüfer meist mit einer hohen Messmittelkategorie einhergehen (oftmals CAT III/1.000 V und höher). Das grundlegende Problem ist jedoch die kapazitive Funktionsweise dieser Geräte, die sich nur für die Erkennung von Wechselspannung eignet und Gleichspannungen egal welcher Höhe nicht erkennt. Bei vielen Geräten fehlt auch das wesentliche Sicherheitsmerkmal einer batterieunabhängigen Anzeige, bzw. eine Anzeige des Batteriezustandes. Eine sichere Erkennung von Spannungen über 50 V AC (zumal einige Geräte bereits bei 12 V ansprechen) ist oft nicht möglich.

Geräte dieser Art eignen sich nicht zum „Feststellen der Spannungsfreiheit in elektrischen Anlagen“ und einige Hersteller weisen auch deutlich in der Betriebsanleitung darauf hin, trotzdem haben berührungslose Spannungsprüfer ihre Daseinsberechtigung, z. B. als Hilfsmittel um Leitungsunterbrechungen zu finden.

Sicherheit[Bearbeiten]

Spannungsprüfer unterliegen speziellen Sicherheitsanforderungen nach EN 61243-3 (VDE 0682-401:2011-02) und werden in Messkategorien (CAT I-IV) eingeteilt. Seit Neuausgabe der Norm per Februar 2011 gelten folgende wichtigste Anforderungen an das Prüfmittel:

  • Ein Spannungsprüfer als Prüfmittel muss in allererster Linie gefährliche Spannungen zuverlässig (und unabhängig von EIN / AUS Schalter, eventueller Bereichsvorwahl, oder Batteriezustand) erkennen.
  • Fehlbedienungen müssen weitestgehend ausgeschlossen sein, der Spannungsprüfer muss also einfach und zuverlässig zu bedienen sein.
  • Ein Spannungsprüfer darf den Bediener nicht gefährden. Er muss so gebaut sein, dass bei bestimmungsgemäßem Gebrauch keine Körperdurchströmung oder Störlichtbogenbildung auftreten kann.
  • Ein zweipoliger Spannungsprüfer muss mindestens der Messmittel-Kategorie III (CAT III) entsprechen.
  • Die Lastzuschaltung mit welcher der Prüfstrom von weniger als 3,5 mA auf maximal 200 mA erhöht wird, darf nur durch die gleichzeitige Bedienung von 2 Tasten (Bedienung durch beide Hände) erfolgen.

Bedingt durch die lange Übergangsfrist bis zum 1. Mai 2013 ist es möglich, dass noch zweipolige Spannungsprüfer der CAT II angeboten werden, die obigen Bedingungen nur teilweise erfüllen. Vom Kauf solcher Geräte wird abgeraten.

Die Zweihandbedienung unter allen Einsatzbedingungen verhindert, dass eine unter Spannung liegende Prüfelektrode mit der Hand berührt werden kann. Spannungsprüfer werden in Messkategorien (CAT I-IV) eingeteilt und müssen seit Februar 2011 mindestens der Kategorie drei entsprechen, um einen sicheren Personenschutz zu gewährleisten.

Spannungsprüfer sind vor und nach einem Prüfeinsatz auf Funktion zu prüfen. Dazu wird die Funktion an Quelle mit bekannter Spannung auf Funktion getestet. Vor dem Einsatz, weil der Spannungsprüfer defekt sein könnte. Nach dem Einsatz, weil der Spannungsprüfer nach dem Prüfeinsatz einen Defekt erlitten haben könnte.

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. IEC 61243-1: Voltage detectors – Part 1: Capacitive type to be used for voltages exceeding 1 kV AC, 1. Juni 2009
  2. Datenblatt Hochspannungsprüfer KP (PDF; 235 kB), Pfisterer Kontaktsysteme, abgefragt 29. Oktober 2010
  3.  Mitglieder des DKE-Komitees K 224: Betrieb von elektrischen Anlagen (Erläuterungen zu DIN VDE 0105-100:2008-10); VDE Schriftenreihe 13. 10. Auflage. VDE Verlag GMBH, Berlin und Offenbach 2010, ISBN 978-3-8007-3268-5, S. 114. Aussage: „In elektrischen Anlagen mit Nennspannungen bis 1 kV werden zur Feststellung der Spannungsfreiheit Spannungsprüfer nach DIN EN 61243-3 (VDE 0682-401) (…) verwendet.“ Aus Sicht des Autors und der Herausgeber ist also der einpolige Spannungsprüfer nicht für das gesicherte Feststellen der Spannungsfreiheit geeignet.