Informationen zur Isolationsüberwachung - Wenglorz

Dipl. Ing. Helmut Wenglorz GmbH
Isolationsüberwachung nach VDE-DIN-EN-IEC
Die grundsätzlichen Anforderungen an Isolationsüberwachungsgeräte
zum Einsatz in IT-Netzen für AC bis 1000V und DC bis 1500 V
hinsichtlich der elektrischen und mechanischen Ausführung sowie
der Prüfung und Dokumentation sind in DIN EN IEC 61557-2 und
DIN EN IEC 61557-8, gültig ab 11.03.1997, definiert.
In VDE 0100 Teil 300/IEC 364-3 sind 3 Hauptkonfigurationen
Von elektrischen Spannungssystemen festgelegt:
IT IT-Netz N t Di Die spannungsführenden füh d Leitungen L it sind i d nicht i ht
direkt mit der Betriebserde verbunden; die
Körper der elektrischen Anlage sind geerdet.
TN-Netz Der Sternpunkt der spannungsführenden Leitungen
ist mit der Betriebserde verbunden;
die Körper der elektrischen Anlage sind über den
Schutzleiter mit der Betriebserde verbunden.
TT-Netz Der Sternpunkt der spannungsführenden Leitun-
gen g ist mit der Betriebserde verbunden; ;
die Körper der elektrischen Anlage werden
geerdet, jedoch getrennt von der Betriebserde.
Das AC-IT-Netz unterscheidet sich vom TN- und TT-Netz im wesent-
Lichen in der elektrischen Behandlung des Sternpunktes in Zusammenhang
mit den Körpern der elektrischen Anlage. Per Definition dürfen
Isolationsüberwachungsgeräte nur in IT-Netzen eingesetzt werden.
Der ISO ISO-WÄCHTER WÄCHTER ist für eine dauernde Isolationsüberwachung im IT-Netz IT Netz entwickelt worden ist. Die wesentlichen
Merkmale eines fehlerlosen IT-Netzes sind: kein Punkt des aktiven Leitersystems ist direkt mit dem Schutzleiter
(Betriebserde) verbunden und alle Körper der elektrischen Anlage sind geerdet.
Anschluß
Der ISO-WÄCHTER wird zwischen aktivem Leitersystem (AC einpolig, DC zweipolig) und Erde angeschlossen und
überwacht kontinuierlich das Spannungssystem hinsichtlich des Isolationswiderstandes RF, d.h. jede Veränderung
des Isolationszustandes wird zum frühestmöglichen Zeitpunkt in der Entstehung erfasst und von einer
störsicheren Elektronik ausgewertet; damit ist der ISO ein wichtiges Hilfsmittel für die vorbeugende Instandhaltung.
Vorteile des IT-Netzes
Somit wird auch eine schleichende Verschlechterung durch Altern, Feuchtigkeit u.ä. kontinuierlich festgestellt;
der Anwender kann durch die Meldung mit akustischem bzw. optischem oder Abschaltung über den Ansprechwert R A
bestimmen, bei welchem Isolationswiderstand Maßnahmen zur Sanierung des Netzes durchgeführt werden sollen;
das sollte so früh wie möglich veranlasst werden. Solange nur ein einphasiger Isolationsfehler vorliegt, kann ein
Betrieb weitergeführt werden, da die dem Verbraucher vorgeschalteten Sicherungs- und Überstromorgane wegen
des geringen Messstromes (=Fehlerstromes) bei fachgerechter Dimensionierung nicht auslösen.
DIN VDE 108 Teil 1: „ Neben den Schutzmaßnahmen Schutzisolierung, Schutzkleinspannung, Funktionskleinspannung
und Schutztrennung ist der Schutz durch Meldung mit Isolations-Überwachungseinrichtungen im IT-Netz nach
DIN VDE 0100 Teil 410 bevorzugt anzuwenden“.
Elektrische Spannungssysteme können nach den verschiedensten Kriterien unterschieden und gegliedert werden;
in Zusammenhang mit Isolationsüberwachungsgeräten ist es naheliegend, die Versorgungsspannung der
eingesetzten Verbraucher als Unterscheidungsmerkmal zugrunde zu legen, da unterschiedliche Netze hinsichtlich der
der Spannungsart auch unterschiedliche Messverfahren erforderlich machen.
In Abhängigkeit vom zu überwachenden Netz und den angeschlossenen Verbrauchern werden folgende
Grund-Messverfahren bevorzugt eingesetzt, die oft unter Berücksichtigung spezifischer Netz-Eigenarten
modifiziert werden müssen.
AC-System dem zu überwachenden Netz wird eine Gleichspannung überlagert, aktives Messverfahren
DC-System Unsymmetrieverfahren, passives Meßverfahren
dem zu überwachenden Netz wird eine getaktete Spannung überlagert, aktives Meßverfahren
AC/DC-System y dem zu überwachenden Netz wird eine getaktete g Spannung p g überlagert, g aktives Meßverfahren
wahlweise Anschluß auf der AC- oder DC-Seite
POB 102161 * 45421 Mülheim * Tel (+49) 208/31951 * Fax 31956 * E-Mail muelheim@wenglorz.de * Homepage www.wenglorz.de
R i
L+
L-

AC-Systeme: Überlagerung einer Gleichspannung
Anwendung Reine AC-Netze und AC-Netze mit galvanisch verbundnen DC-Verbrauchern
Anschluß Einphasig, wahlweise an L1, L2 oder L3, siehe unten
Funktion Dem zu überwachenden Netz wird eine Meßgleichspannung überlagert, wobei
die Größe des Meßstromes ein Maß für den Isolationswiderstand des Netzes ist: je größer der
MMeßstrom ß ddestoKleiner Kl i der d Isolationswiderstand I l i id d (Innenwiderstand (I id d des d ISO-Wächters ISO Wä h = konstant). k )
Einphasiger Der Isolationswiderstand von fehlerfreien, ungeerdeten Spannungsnetzen einschl. aller Widerstände
Anschluß der Betriebsmittel gegen Erde liegt - abhängig von der Netzspannung üblicherweise im 3-stelligen
k-Ω- bzw. imMΩ-Bereich.
Dagegen liegen die Innenwiderstände von Transformatoren und Generatoren um ca. 3 Zehner-
Potenzen und mehr niedriger, so daß diese gegenüber den Isolastionswiderstanden eines IT-Netzes
gegen Erde vernachlässigbar klein sind. Somit werden nicht angeschlossene Phasen mit derselben
Genauigkeit unter Berücksichtigung der angegebenen Voraussetzungen und der zulässigen
Toleranzen überwacht.
Gleichstrom- Isolationsfehler an Gleichstromverbrauchern, die z.B. über eine Brückenschaltung galvanisch mit
Verbraucher dem AC-Stromkreis verbunden sind, verfälschen den Messstrom in der Messanordnung. In erster
Näherung gilt allgemein, dass Isolationsfehler auf der galvanisch verbundenen DC-Seite mit erhöhter
Ansprechempfindlichkeit gemeldet werden. Die Differenz zu der in den Datenblättern angegebenen
Ansprechabweichung,die nur für reine AC-Netze gültig ist, ist abhängig von der Qualität der
Gleichrichtung handelt, bei sonst derselben Anlagenkonfiguration;
So ergeben sich zz.B. B Ansprechunterschiede Ansprechunterschiede, ob es sich bei dem Gleichrichter um eine einfache
Brückenschaltung oder um eine hochwertig geglättete Gleichrichtung handelt, bei sonst derselben
Anlagenkonfiguration; dasselbe gilt, ob es sich bei dem Verbraucher um eine überwiegend ohmsche
oder induktive Last handelt.
DC-Systeme: Unsymmetrieschaltung (Brückenschaltung)
Anwendung Reine DC-Netze
Anschluß 2-phasig an L+ und L-
Funktion Es handelt sich um ein passives p Messverfahren, in dem keine Spannung p g dem zu überwachenden
Netz überlagert wird. Bei einem einseitigen Isolationsfehler tritt eine Verschiebung zwischen Netz
und Erde auf, die vom ISO-Wächter ausgewertet und gemeldet wird.
Hinweis Genau symmetrische Erdschlüsse werden nicht gemeldet.
AC-, DC- und AC/DC-Systeme: Überlagerung einer getakteten Spannung
Anwendung AC-Netze mit nachgeschalteten, galvanisch verbundenen DC-Verbrauchern, Anschluß AC-Seite;
DC-Netze mit vorgeschalteten galvanisch verbundenen AC-Netzen, Anschluß DC-Seite.
Anschluß 1.) AC-Netze: 2- oder 3-phasig 2.) DC-Netze: 2-phasig
Funktion Anschluß DC-Seite: dem zu überwachenden Netz wird eine rechteckförmige Messwechsel-
Spannung überlagert. Es wird wechselseitig über den Messstrom der Isolationswiderstand
zwischen L+ und Schutzleiter sowie L- und Schutzleiter erfasst und ausgewertet. Die Netzkapazitäten
müssen in der Festlegung der Messspannungsfrequenz, die wiederum die Meßzeit beeinflusst,
berücksichtigt sein. Anschluß AC-Seite: wie vor, jedoch mit Anpassungselektronik an AC.
Hinweis Isolationsfehler auf der AC- und DC- Seite werden mit der gleichen Ansprechempfindlichkeit
gemeldet.
In den Datenblättern verwendete Begriffe u. a.
ISO-Wächter Prüfwiderstand RP Netzableitkapazität N bl i k i ä C E
Geräte für kontinuierliche Überwachung Zur Prüfung der ISO-Elektronik: Max. zul. Gesamtkapazität des Netzes bis
des Isolationswiderstandes in IT-Netzen. mit der Prüftaste wird der zu dem der ISO-Wächter bestimmungs-
Entwicklung und Produktion: Prüfwiderstand zwischen UN gemäß funktioniert.
Dipl. Ing. Helmut Wenglorz GmbH und Erde geschaltet.
Fremdgleichspannung Ufg Wechselstrominnenwiderstand Zi Ansprechzeit t AN
Gleichspannung in AC-Netzen zwischen Gesamt-Scheinwiderstand (Impedanz) Zeit, die der ISO-Wächter unter definierten
sopannungsführenden Leitern und Erde des ISO-Wächters zwischen den Bedingungen zum Ansprechen benötigt.
verursacht durch DC-Komponenten. Anschlüssen UN und Erde bei 50 Hz.
Isolationswiderstand RF Gleichstrominnenwiderstand Ri Prozentuale Ansprechabweichung A
Widerstand im überwachten Netz einschl.
aller angeschlossenen Betriebsmittel
Wirkwiderstand (Reaktanz) des ISO-
Wächters zwischen den Anschlüssen
A = RA - RAN RAN x 100 %
gegen Erde. UN und Erde bei 50 Hz.
Sollansprechwert RAN Meßspannung UM Allgemeine Anforderungen
Am ISO fest eingestellter oder einstellbarer Spannung, die während der Messung (Auszug aus DIN EN IEC 61557-8)
Wert des Isolationswiderstandes RF, zwischen den Meßanschlüssen liegt. Isolationsüberwachungsgeräte müssen in
dessen Unterschreitung überwacht wird. der Lage sein, symmetrische und un-
unsymmetrische Isolationsfehler zu
Ansprechwert RA Meßstrom IM erkennen. Überwachungsgeräte, die als
Wert des Isolationswiderstandes RF Maximaler Strom, der aus dem ISO Meßkriterium nur die bei Isolationsfehlern
bei dem der ISO unter definierten - begrent durch den Innenwider- auftretende Unsymmetriespannung aus-
Bedingungen anspricht. stand Ri - zwischen Netz und Erde werten, sind keine Isolationsüberwachungs-
DIN EN 0100-Teil 610: ließen kann. geräte im Sinne der DIN EN IEC 61557-8.
"üblicherweise mindestens 100 Ω/V".
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