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Schwierige Fragen aus der Praxis – Sitzung 4

»de«-Expertenrunde Praxisprobleme (1)

 
die »de«-Expertenrunde
die »de«-Expertenrunde
So trafen sich Ende 2017 zum vierten Mal Autoren der »de«-Rubrik »Praxisprobleme«, um aktuelle Themen unserer Branche miteinander zu diskutieren (Kasten »Expertenrunde). Bei den Anfragen der »de«-Leser gibt es eine Reihe von Fragen, die in ähnlicher Form immer wieder auftauchen, weil Unklarheit herrscht.

Überspannungsschutz – seit 2016 Pflicht in allen Anlagen

Reinhard Soboll, BFE ­Oldenburg, 
Bereichsleiter, ö.b.u.v. Sachverständiger (Inge­nieurkammer Niedersachsen), Mitarbeit in diversen Normungsgremien
Reinhard Soboll, BFE ­Oldenburg, Bereichsleiter, ö.b.u.v. Sachverständiger (Inge­nieurkammer Niedersachsen), Mitarbeit in diversen Normungsgremien
Als erstes Thema stand in unserer relativ großen Runde das neue Blitzschutznormenduo zur Debatte. Per 1.10.2016 wurden bekanntlich zwei wesentliche VDE-Bestimmungen für den Überspannungsschutz in Niederspannungsanlagen aktualisiert. Die DIN VDE 0100-443 regelt, wann Überspannungsschutz einzubauen ist, während DIN VDE 0100-534 definiert, wie und welche Schutzmaßnahmen zu installieren sind. In der Fachwelt ist über dieses Normenduo eine Diskussion entstanden. Wie weit greift die Forderung nach Blitz- und Überspannungsschutzmaßnahmen innerhalb von Gebäuden in Neubau und Bestand?

Soboll: »Es werden oft Blitz- und Überspannungsschutz in einen Topf geworfen. Das passt überhaupt nicht. So entsteht häufig Verwirrung. Es wird auch kurioserweise unter Fachleuten nicht gerade selten gefragt, ob Gebäude wegen dieser Normen ab jetzt immer einen Blitzschutz aufweisen müssen. Davon ist allerdings dort überhaupt nicht die Rede.«

Born: »Das ist richtig. Die harmonisierte Norm DIN VDE 0100-443 kümmert sich ja in erster Linie um den Überspannungsschutz und eher nicht um den Blitzschutz. Hierbei geht es vor allem um Überspannungen, die über das Versorgungsnetz in ein Gebäude hereinkommen. Zusätzlich hat man diese Norm noch etwas aufgebohrt und die Schaltüberspannungen explizit mit hinein genommen. Ein kleines Manko sehe ich beim Schutzziel dieser Norm, das in der nationalen Vorgabe für das internationale Harmonisierungsdokument besser hätte definiert sein können.
Oliver Born
Leiter Vertriebsmarketing, Dehn + Söhne, Neumarkt,
Mitarbeit in diversen 
Normungsgremien
Oliver Born Leiter Vertriebsmarketing, Dehn + Söhne, Neumarkt, Mitarbeit in diversen Normungsgremien
Überspannungen werden beschrieben über den Stoßstrom und Stoßspannungen sowie dem sogenannten Blitzstoßstrom. In dieser Norm wird ausgesagt, dass immer atmosphärische Einflüsse da sein können, welche Überspannungen verursachen können, aber mit den Maßnahmen dieser Norm abgedeckt werden. Die Pflicht – vom heutigen Stand aus gesehen – ist der Schutz vor Überspannung auf der energietechnischen Seite. D. h. konkret, es wird eine Überspannungs-Schutzeinrichtung (SPD) so nahe wie möglich am Gebäudeeintritt der Energieversorgung verlangt. Darüber hinaus enthält die DIN VDE 0100-443 den Hinweis, dass ein Überspannungsschutz für die informationstechnische Seite empfohlen wird. Jeder der elektrotechnisches Grundverständnis hat weiß, dass man natürlich keine einseitigen Schutzmaßnahmen treffen kann, sondern neben der energietechnischen Seite auch die informationstechnische Seite schützen muss, um einen möglichst sicheren Schutz zu erhalten. Aber ganz klar ist auch, wenn ich ausschließlich eine SPD für die energetischen Seite einbaue, ist die DIN VDE 0100-443 erfüllt.

Das ist soweit klar, jetzt kommt an dieser Stelle noch dazu, dass die Bemessungsstoßspannung mit berücksichtigt werden muss. Diese ist ein Teil der Isolationskoordination nach DIN VDE 0110 (Isolationskoordination für elektrische Betriebsmittel in Niederspannungsanlagen). Diese Isolationskoordination fängt an beim Energieversorger und endet am Gerät, welches an einer Steckdose angeschlossen ist. Oft stehen die Fachleute an dieser Stelle etwas ratlos mit der Frage da, was ist hier eigentlich das Schutzziel, das erreicht werden soll? Hierzu muss man sagen, dass in der Vorgeschichte dieser Norm auf internationaler Ebene die Sachversicherer einen erheblichen Einfluss genommen haben. Ihnen ging es darum, die zunehmende Überspannungsschäden durch normative Maßnahmen einzudämmen.«

Geht es um Sachschutz oder Personenschutz?

Karsten Callondann
VdS Schadenverhütung GmbH, Köln,
Mitarbeit in diversen 
Normungsgremien
Karsten Callondann VdS Schadenverhütung GmbH, Köln, Mitarbeit in diversen Normungsgremien
Callondann: »Im Grunde geht es hier um einen Sachschutz. An dieser Stelle könnte der Kunde bzw. Betreiber eine Anlage sagen, wenn ich eine gute Versicherung habe, die den Sachschutz bezahlt, bräuchte ich ja diese Norm gar nicht einhalten. Die Schäden wären ja durch eine gute Versicherung abgedeckt.«

Born: »Das Muss dieser Norm fokussiert sich auf den Gebäudeeintritt. Eine solche Abgrenzung an dieser Stelle noch zu treffen, wäre natürlich in der Praxis schwer. Hier geht es also um vorbeugende Maßnahmen, um Schäden im Vorfeld einzudämmen.«

Callondann: »Aber dennoch reden wir hier vom Sachschutz. Wenn ich mir zum Beispiel Schäden anschaue, die in den Bereich der DIN VDE 0100 Teil 410 fallen, dann würde ich mich natürlich sehr in acht nehmen, um diese Forderungen infrage zu stellen.

In der Schadenstatistik der Sachversicherer weisen Überspannungsschäden in den seltensten Fällen Personenschäden bzw. auch Brandschäden auf. Daher ist es nicht verwunderlich, dass es in der Fachwelt Diskussionen gibt, ob Normen wie die DIN VDE 0100-443 tatsächlich für den reinen Anlagenschutz tatsächlich so erforderlich wären.«

Born: »Natürlich ist das eine Frage, die man sich beantworten muss. Wir haben ja allerdings sehr viele Maßnahmen in den Normen, die nicht nur dem Personenschutz dienen. Aber man sollte ja nie vergessen, wenn ein Gerät ausfällt, kann auch das zu einem Personenschaden führen.«
Holger Niedermaier
Sachverständigenbüro für Elektrotechnik, Erlangen
Holger Niedermaier Sachverständigenbüro für Elektrotechnik, Erlangen
Callondann: »Als Grundsatz gilt doch aber auch: Geräte dürfen nun einmal kaputt gehen. Aus normentechnischer Sicht unterliegen sie dem Schutzziel, dabei keinen Brand verursachen zu dürfen. Natürlich gibt es auch Performance-Normenn, also Normen, welche die Leistung von Geräten beschreiben. Aber diese sind dann ja auch ausdrücklich als Produktnormen definiert, so z. B. für PV-Anlagen.«

Niedermaier: »Wenn man das Verhältnis Anlage zu Betriebsmittel betrachtet, dann gelten die Normen hinsichtlich des Personenschutzes in der Weise, dass für jede Anlage nachgewiesen werden muss, dass der Personenschutz jederzeit gewährleistet ist.«

Callondann: »Betrachten wir uns mal insbesondere den Fall von Einfamilienhäusern, der auch unter Sachverständigen kontrovers diskutiert wird. Auch hier sind Vorkehrungen zur Beherrschung von Überspannungen zu treffen, wenn in dem betreffenden Gebäude Betriebsmittel der Überspannungskategorien I oder II an die feste Installation angeschlossen werden. Hier sind also in der elektrischen Anlage Vorkehrungen zu treffen, die dem Schutz von Geräten dienen, die im Nachhinein an eine Steckdose der elektrischen Anlage angeschlossen werden. Dies trifft zum Beispiel auch für Geräte der Unterhaltungselektronik zu. Ein Gerätehersteller muss seinerseits alle Normen einhalten, für die er eine CE-Konformität angibt

Definition des Schutzziels

Heinz-Dieter Fröse
Von der Handwerks­kammer Münster ö.b.u.v.  Sachverständiger für ­
das Elektrotechnikerhandwerk
Heinz-Dieter Fröse Von der Handwerks­kammer Münster ö.b.u.v. Sachverständiger für ­ das Elektrotechnikerhandwerk
An dieser Stelle ging die Diskussion über zum eigentlichen Schutzziel der Norm DIN VDE 0100-443. Hierfür ist insbesondere der Abs. 443.6 interessant, vor allem wegen folgender Aussage: »Es ist notwendig, die Bemessungs-Stoßspannung Uw (siehe DIN EN 60664-1 (VDE 0110-1)) des empfindlichsten zu schützenden Betriebsmittels innerhalb der gesamten Anlage oder in Fällen, in denen ein zeitlich begrenzter Ausfall von Anlagen oder Betriebsmitteln kritisch ist, die Störfestigkeit des betreffenden Betriebsmittels oder Anlagenteils – siehe DIN EN 61000-4-5 (VDE 0847-4-5) – zu berücksichtigen.« Dazu gab es eine ausführliche Diskussion innerhalb der Expertenrunde.

Born: »Betrachten wir jetzt einmal die Schutzziele im Detail. Auf der einen Seite haben wir die Gerätehersteller. Diese müssen in erster Linie Produktnormen einhalten. Was hat denn ein Gerätehersteller für eine Norm einzuhalten, wenn er ein Netzteil herstellt, das an eine elektrische Anlage angeschlossen werden soll? Es ist die IEC 60664, Tabelle B1. Diese Tabelle ist identisch mit Tabelle 443.2 aus DIN VDE 0100-443 und die Tabelle 534.1 aus DIN VDE 0100-534. Das ergibt natürlich einen tieferen Sinn, denn wir reden doch von Isolationskoordination. Wir möchten schließlich die Technik im ganzen System schützen.

Dem Hersteller der Netzteile, der diese in Millionenstückzahlen herstellen muss, müssen konkrete technische Parameter vorliegen, die er einzuhalten hat. Diese Parameter bekommt er unter anderem auch mit den beiden Normen, die wir hier gerade besprechen.«

Niedermaier: »Da hätten wir an dieser Stelle allerdings das Problem der Relation von Störquelle zu Störsenke. Man könnte es ja auch so betrachten, dass man sagt, ein Gerät, das eine Störquelle darstellt, muss seine Störemissionen senken, damit es keine Störauswirkungen auf andere Geräte mehr ausübt.«

Born: »Ja, genau das ist hier der Punkt. Dafür werden in den Normen Parameter definiert für die Übergabestelle, in diesem Fall für eine Steckdose zum Gerät des Herstellers. Er geht jetzt davon aus, dass er eine Spannung von 1,5 kV selbst in seinem Netzteil zu schützen hat. Hierfür baut er einen entsprechenden Überspannungsschutz in sein Gerät ein – z. B. in das eben erwähnte Netzteil. Er muss in dieser über Normen abgestimmten Situation nicht davon ausgehen, dass er höhere Überspannungen an der Steckdose zu erwarten hat.

Genauso wie der Gerätehersteller muss sich also auch der Errichter einer elektrischen Anlage an diese vereinbarten Parameter halten und Sorge dafür tragen, dass an seiner Steckdose die 1,5 kV nicht überschritten werden. Haben beide Seiten diese Vorgabe eingehalten, ist eine solide Sicherheit an der Schnittstelle Steckdose garantiert.

Grundsätzlich sind also für die Erreichung des Schutzziels sowohl Anlagen als auch Betriebsmittel bzw. Geräte zu berücksichtigen. Das schwächste Glied ist sehr häufig also das Betriebsmittel. Mit dem Einbau einer Überspannungs-Schutzeinrichtung (SPD) so nahe wie möglich am Gebäudeeintritt der Energieversorgung wird in diesem Zusammenhang eine Mindestforderung erfüllt. Dieser ist tauglich für den gerade diskutierten Endgeräteschutz. Die DIN VDE 0100-534 konkretisiert nun den zuvor von uns diskutierten Punkt insofern, dass hier die Mindestforderung nach einem Typ-2-Ableiter aufgestellt wird. Dieser soll in unmittelbarer Nähe zum Gebäudeeintritt installiert werden. An dieser Stelle ist es vielleicht nicht uninteressant festzustellen, dass diese Mindestforderung in Frankreich, Österreich, Italien und überhaupt fast überall in Europa funktioniert. Nur in Deutschland ist die Akzeptanz dafür noch nicht in vollem Umfang gegeben, insbesondere seitens der Verteilnetzbetreiber, die einer Installation von Überspannungsableitern des Typs 2 vor den Zähleinrichtungen ablehnend gegenüberstehen.

Also fassen wir zusammen: Wir sollen nach DIN VDE 0100-443 eine SPD möglichst nahe des Speisepunktes installieren. Die DIN VDE 0100-534 sieht an dieser Stelle konkret einen Typ-2-Ableiter vor. Diesen vor der Zähl­einrichtung zu installieren, bereitet in Deutschland einige Probleme bzw. ist in der Regel nicht erlaubt. Nach der Zähleinrichtung ist das natürlich erlaubt, allerdings leider auch nicht in jedem Falle technisch realisierbar. Die Folge ist, dass z. B. elektronische Zähler nicht geschützt werden.«

Funktionsprüfung der Geräte

Born: »Übrigens ist hier anzumerken, dass Überspannungsableiter während der Betriebsphase einer elektrischen Anlage auf ihre Funktion zu prüfen sind. Im Grunde müsste man sie sogar nach jedem Gewitter prüfen, um feststellen zu können, ob ihre Funktion noch vorhanden ist.«

Fröse: »Wenn der Hersteller fordert, dass die Prüfung nach bestimmten Ereignissen oder Zeiträumen erforderlich ist, dann kommt der Anwender nicht um die Umsetzung dieser Forderung herum. Solche Dinge gehören dann in den Wartungsplan einer elektrischen Anlage. Die fachkundige Elek­trofachkraft muss ihre Kunden darauf aufmerksam machen.«

Born: »Eben das ist der Grund, warum wir empfehlen, in der Nähe des Speisepunktes einen Typ-1-Ableiter einzusetzen. Bei Freileitungseinspeisungen ist er sowieso schon seit vielen Jahren gefordert. Der Vorteil ist: dieser Typ-1-Ableiter braucht nicht geprüft werden. Außerdem zeigt er im schlimmsten Falle seinen Defekt an, indem es zum Erdschluss kommt. Solche Defekte sind jedoch bei modernen Geräten aufgrund ihrer Konstruktion bzw. Dimensionierung quasi ausgeschlossen.«

Schaltüberspannungen – ein zentrales Problem

In Verbindung mit Blitzschutzsystemen stellen die zuvor diskutierten Tatsachen keine Neuigkeit dar. Nur bei Anlagen ohne Blitzschutzsystem besteht die Neuigkeit der Forderung nach einem Ableiter in der Nähe des Speisepunktes.

Kommen wir nun zu einem weiteren Punkt, der den Fachleuten in der Praxis Kopfzerbrechen und Verständnisschwierigkeiten bereitet. Hierzu ein Zitat aus der DIN VDE 0100-534 Abs. 534.4.9 Wirksamer Schutzbereich von Überspannungs-Schutzeinrichtungen (SPDs): »Beträgt die Leitungslänge zwischen Überspannungs-Schutzeinrichtung (SPD) und dem zu schützenden Betriebsmittel mehr als 10 Meter, dann sollten zusätzliche Schutzmaßnahmen ergriffen werden (…)«

Born: »Aus diesem Satz leiten sich unter Umständen zusätzliche Maßnahmen ab. In diesem Zusammenhang sind die Störquellen nach DIN VDE 0100-443 zu berücksichtigen, d. h. atmosphärische Störungen und Schaltüberspannungen. Die große Unbekannte ist das Schaltgerät, das Schaltüberspannungen erzeugen kann. Die Norm bietet glücklicherweise konkrete Hilfestellungen an, diese Störquellen abzuschätzen und daraus entsprechende Maßnahmen abzuleiten.«

Fröse: »Forderungen nach Überspannungsschutz kann es übrigens auch von anderer Seite her geben. So kenne ich einen Fall, bei dem es um eine relativ große Anzahl von Überspannungsschäden an Geräten ging. Insgesamt waren ca. 300 Verfahren bei einem Amtsgericht anhängig, wo es um Schäden ging, die auf Schaltüberspannungen eines Netzbetreibers zurückzuführen waren. Dieser hatte aber bereits in seinen technischen Anschlussbedingungen diesem Umstand vorgebeugt. Dort existiert nämlich die Aussage, dass der Netzbetreiber keine Haftung für Überspannungsschäden übernimmt, wenn der Kunde nicht von vornherein Überspannungsschutzmaßnahmen in seiner eigenen Anlage vorgenommen hat. Ein Elektrofachbetrieb, der diese TAB in der entsprechenden Region ja kennt, wird seinen Kunden zwangsläufig darauf hinweisen müssen, dass Überspannungsschutzmaßnahmen erforderlich sind.«

Callondann: »In so einem Fall würde ich dem Elektrofachbetrieb dringend raten, seinen Kunden darüber aufzuklären. Darüber hinaus sollte er sich unbedingt von seinem Kunden schriftlich bestätigen lassen, falls dieser bewusst auf entsprechende Überspannungsschutzmaßnahmen verzichten möchte.«

Born: »Die Norm DIN VDE 0100-443 beschreibt im Abschnitt 443.1 Allgemeines und Anwendungsbereich eindeutig, dass die Anforderungen der Norm gelten erstens für den Schutz elektrischer Anlagen bei transienten Überspannungen infolge atmosphärischer Einflüsse, die über das Stromversorgungsnetz übertragen werden, zweitens für direkte Blitzeinschläge in das Versorgungssystem und drittens bei transienten Überspannungen infolge von Schaltvorgängen.«

Zum dritten Punkt sollte der Elektrofachbetrieb berücksichtigen, dass im Abschnitt 443.4 »Vorkehrungen zur Beherrschung von Überspannungen« Folgendes definiert ist: »Ein Schutz bei Schaltüberspannungen sollte berücksichtigt werden, wenn die Möglichkeit besteht, dass Betriebsmittel Schaltüberspannungen oder Störungen erzeugen, welche die zugeordnete Überspannungskategorie der elektrischen Anlage übersteigen. Dies kann zum Beispiel der Fall sein bei Generatoreinspeisungen in eine Niederspannungsanlage, oder wenn induktive oder kapazitive Lasten (z. B. Motoren, Transformatoren, Kondensatorbänke usw.), Speichereinheiten oder Betriebsmittel mit hohen Lastströmen in der elektrischen Anlage installiert sind.«

Born: »Es wird hiermit klar, dass es sich nicht nur um Betriebsmittel handelt, die sich außerhalb des Gebäudes befinden – z.B. das Stromversorgungsnetz –, sondern auch solche innerhalb des betreffenden Gebäudes. Sogar ein ganz normaler Kurzschluss im 16-A-Stromkreis innerhalb einer Anlage kann eine Schaltüberspannung erzeugen. Es geht hier als echte Neuerung in der Norm um die Berücksichtigung von Schaltüberspannungen, die im eigenen Gebäude erzeugt werden.«

Zwischenfazit

Die Diskussion zum Überspannungsschutz nahm den größten Umfang innerhalb dieser Expertenrunde ein, so dass der komplette erste Teil dieses Berichts damit ausgefüllt wurde. Die diskutierten Normen DIN VDE 0100-443 und DIN VDE 0100-534 beschreiben einen Mindestschutz, der Pflicht ist – nämlich die Installation einer SPD des Typs 2 in der Nähe der Speisestelle der Anlage. Wenn der Anwender mehr Sicherheit will, dann werden diese Mindestanforderungen nicht ausreichen. Hier empfehlen die Hersteller das dreistufige Überspannungsschutzkonzept, das der Kunde freiwillig bei sich installieren lassen kann. Das Schutzziel ist hierbei immer als übergeordnet zu betrachten, d. h. an der Steckdose sollen niemals mehr als 1,5 kV Überspannung auftreten können.

Im nächsten Teil wird es einen Bericht zu weiteren Fragen dieser vierten Sitzung unserer Expertenrunde geben. Die Themen hierfür waren auch reichlich vorhanden und mussten wie immer sogar eingegrenzt werden.

Teil 2
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Über den Autor
Michael Muschong
Dipl.-Ing. (FH) Michael Muschong

Redakteur der Fachzeitschrift »de«

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