Isolationsfehler oder andere Mängel in einer Elektroinstallation können sich schädlich auf andere leitfähige Systeme auswirken, z. B. auf die Telekommunikations- und Hauskommunikationsanlage, die Antennenanlage und die Steuerung von Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen. Diese leitfähigen Systeme sind teils getrennt, teils mittelbar oder unmittelbar miteinander verbunden. Auch die große Zahl der Elektrogeräte, z. B. Elektrohaushaltsgeräte, TV-, Video- und Audiogeräte, erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass bei Fehlern in der Elektroinstallation Spannungsverschleppungen und somit gefährliche Berührungsspannungen auftreten. Die dadurch für Menschen und Tieren entstehenden Gefahren werden durch einen Potentialausgleich und durch eine Erdungsanlage deutlich verringert.
Erdung und Potentialausgleich
Die Verbindung eines Punktes der elektrischen Anlage mit dem Erdreich wird „Erdung“ genannt. Diese kann bestimmte Aufgaben erfüllen, z. B. für den Schutz gegen elektrischen Schlag, für den Blitzschutz, für die Sicherstellung der Elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) sowie für die Schutz- oder Funktionserdung von bestimmten Betriebsmitteln, z. B. für die Antennenanlage.
Werden Punkte unterschiedlichen Potentials leitend miteinander verbunden, so wird die zwischen ihnen bestehende Potentialdifferenz ausgeglichen. Eine elektrische Spannung lässt sich zwischen diesen Punkten dann nicht mehr messen. Es ist ein „Potentialausgleich“ hergestellt.
In DIN VDE 0100-410 ist ein Potentialausgleich nach DIN VDE 0100-540 vorgeschrieben, der alle vorhandenen metallenen Systeme des Gebäudes sowie die Schutzleiter, Schutz-, Funktions- und Potentialausgleichsleiter sowie den Erdungsleiter der elektrischen Anlage über die Haupterdungsschiene miteinander verbindet (Bild 1).
Potentialausgleich und Erdungsanlage ergänzen sich zu einem wirksamen Schutzsystem.
Arten und Einsatz von Erdern Es gibt verschiedene Arten von Erdern:
• Natürliche Erder sind Gebäudeteile oder metallene, elektrisch leitende Körper, die großflächig mit dem Erdreich in Verbindung stehen, z. B. Gebäudefundamente, Konstruktionsteile aus Stahl, Rohrleitungen.
• Oberflächenerder sind Erder, die strahlen-, ring- oder maschenförmig, aus Rund- oder Bandstahl bestehend, im Allgemeinen in einer Tiefe von mind. 0,8 m oder höher (je nach örtlicher Frosttiefe) im Erdreich eingebracht werden, z. B. Ringerder gemäß Abschnitt 4.
• Tiefenerder sind Erder aus Rundstahl, die im Allgemeinen senkrecht in größere Tiefen in das Erdreich eingebracht werden.
• Fundamenterder werden in das Betonfundament eingebettet und stehen deshalb mit der Erde großflächig in Berührung. Sie bestehen aus Rund- oder Bandstahl. Nach DIN VDE 0100- 540 kann der Fundamenterder bei bestimmten baulichen Gegebenheiten auch außerhalb des Gebäudefundamentes angeordnet sein. Dieser Erder wird in DIN 18014 als Ringerder (siehe Abschnitt 4) bezeichnet.
Die Zuverlässigkeit der Erdungsanlage darf nicht von anderen Systemen im Gebäude abhängen. Metallene Wasser- und Gasversorgungssysteme sind deshalb als Erder nicht zugelassen. Bei felsigem oder steinigem Untergrund kann der Einsatz von Tiefenerdern problematisch sein. Hier werden dann Oberflächenerder oder Fundamenterder eingesetzt. Oberflächenerder aus Rund- oder Bandstahl können im sogenannten Arbeitsraum rund um das Gebäude direkt in die Erde eingebracht werden. Selbst bei Verwendung von feuerverzinktem Stahl unterliegt dieser dann jedoch, je nach Erdreich und Bebauung, einer mehr oder weniger starken Korrosion. Deshalb ist für die direkte Einbettung von Erdern aus Stahl im Erdreich ausnahmslos nicht rostender Stahl zu verwenden (z. B. V4A, Werkstoffnummer 1.4571 oder 1.4404).
Für Neubauten ist ein Fundamenterder hervorragend geeignet, da für ihn praktisch keine zusätzlichen Erdarbeiten notwendig sind. Außerdem ist der Fundamenterder aufgrund seiner Einbettung in Beton sehr gut gegen Korrosion geschützt. Seine Anwendung ist deshalb sowohl in technischer als auch in wirtschaftlicher Hinsicht vorteilhaft. In den DIN-Planungsnormen, den Technischen Anschlussbedingungen der Netzbetreiber und der DIN VDE 0100-540 ist er für Neubauten gefordert. Seine Ausführung ist in DIN 18014 genormt.
Der Fundamenterder kann für mehrere Erdungsaufgaben herangezogen werden, und zwar als
• Anlagenerder für die Schutzmaßnahme gegen elektrischen Schlag (im Netzsystem TT),
• Erder für den Blitz- und Überspannungsschutz,
• Erder für die Kommunikationsanlage,
• Erder für die Antennenanlage.
Aufgrund der Verschiedenheit dieser Aufgaben muss die Planung des Fundamenterders frühzeitig erfolgen. Nur so können die verschiedenen Anforderungen für das Blitzschutzsystem, für die informationstechnischen Anlagen und für den Potentialausgleich abgestimmt und berücksichtigt werden. Wird in einem Gebäude eine Transformatorstation errichtet, müssen die Querschnitte der Erder an die möglicherweise zu erwartenden hohen Erdfehlerströme angepasst werden. Die Dimensionierung der Erdungsanlage ist dann nach DIN VDE 0101 vorzunehmen.
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