DE19610986C2

DE19610986C2 - Verfahren zur Überprüfung von Schutzleitern und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE19610986C2
Application number: DE19610986A
Authority: DE
Inventors: Burkhard Krien; Dieter Feulner
Original assignee: Metrawatt Gossen GmbH
Current assignee: GMC-I GOSSEN-METRAWATT GMBH, 90471 NUERNBERG, DE
Priority date: 1996-03-21
Filing date: 1996-03-21
Publication date: 2000-09-28
Anticipated expiration: 2016-03-22
Also published as: DE19610986A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung von Schutzleitern von Gehäusen und Chassis elektrischer Betriebsmittel mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie nachfolgend eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, mit den Merkmalen des Anspruchs 7.

Wenn nachfolgend die Rede von Betriebsmitteln ist, so sind damit insbesondere Lampen oder sonstige Geräte gemeint, die zum Betrieb fest an einem Gebäudeteil oder in einem Raum montiert und angeschlossen sind. Der feste Anschluß umfaßt auch einen Schutzlei ter.

Entsprechend verschiedener Sicherheitsvorschriften ist es erforderlich, Schutzleiterwi derstände von Betriebsmitteln (Prüflingen) zu bestimmen. Die Größe des Ohmschen Wertes des Schutzleiterwiderstandes gibt Aufschluß darüber, ob der Prüfling vor schriftsmäßig geerdet ist.

Zur Ermittlung des Schutzleiterwiderstandes sind unterschiedliche Meßverfahren be kannt, die jedoch überwiegend für den Einsatz zum Überprüfen ortsveränderlicher Be triebsmittel ausgelegt sind. Dabei ist es erforderlich, das Betriebsmittel vom Netz und ei ner dauerhaften Erdverbindung zu trennen, um die Prüfung zu vollziehen. Das Unterbre chen der dauerhaften Erdverbindung ist aus zweierlei Hinsicht nachteilig. Erstens ist die Demontage des Betriebsmittels zeitaufwendig und zweitens besteht die Gefahr, daß bei einer Wiederinstallation des Betriebsmittels eine zuvor fest und sicher bestehende Erd verbindung nachlässig angebracht wird und somit ihrer Schutzfunktion nicht gerecht werden kann.

Aus DE 295 14 174 U1 ist eine Schaltungsanordnung zur Prüfung der niederohmigen Sternpunkterdung an Transformatoren bekannt, mit Hilfe derer die Wirksamkeit der Erdung nachgewiesen werden soll. Hierzu wird möglichst nahe am Transformator die primärseitige Erdung unterbrochen und nach der Trennung eine Prüfspannung eingespeist. Zusätzlich wird dort in den Prüfstromkreis ein Strommeßgerät und ein gegen Erde geschalteter Spannungsmesser geschaltet.

Aus DE 88 07 281 U1 geht eine Prüfvorrichtung zur Überprüfung von in das Erdreich eingeschlagenen rohrförmigen Tiefenerdern hervor, die eine aufladbare Kondensatorbatterie enthält, die stoßweise Strom über angeschlossene Meßleitungen an den Tiefenerder schickt. Mittels eines Widerstandsmessers wird dann der Widerstand des Tiefenerders ermittelt und ausgewertet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Meßverfahren anzubieten, das die Be stimmung von Schutzleiterwiderständen erlaubt bei fest angeschlossenen Betriebsmitteln, die eine zusätzliche Erdung aufweisen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch den kennzeichnenden Teil des Patentan spruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen 2-6 sowie dem nebengeordneten Patentansprüchen 7.

Die Erfindung stellt ein Verfahren zur Verfügung, bei der die Messung des Schutzlei terwiderstandes bei gleichzeitigem Aufrechterhalten der Erdverbindung eines Prüflings erfolgt. Hierdurch wird gewährleistet, daß keine Veränderungen an dem Gerät, wie z. B. Demontage und erneute Installation, vorzunehmen sind, was den Vorzug bietet, daß frü here Meß- bzw. Prüfergebnisse, die sich z. B. auf den festen Sitz von Kontaktverbindun gen o. ä. beziehen, weiterhin ihre Gültigkeit behalten. Insbesondere ist es nicht nötig, Schraubverbindungen, auch solche, die eine Erdungsfunktion wahrnehmen, zu lösen, wodurch eine weitere potentielle Fehlerquelle, infolge einer erneuten Montage vermieden wird.

Zur Durchführung des Verfahrens wird nach dem Freischalten der Betriebsmittel mit ei ner Testgröße beschaltet, die entsprechende meßbare Parameteränderungen an dem Be triebsmittel und in dem Schutzleiter des Betriebsmittels hervorruft. Als Testgröße dient eine Wechselspannung, an die das Betriebsmittel gegen Erde angeschlossen wird. Über den Schutzleiter ergibt sich somit ein über Erde geschlossener Stromkreis.

Entsprechend der Gesetzmäßigkeit in der Physik, insbesondere der Kirchhoffschen Re geln, sind in geschlossenen Stromkreisen verschiedene Spannungsabfälle an Betriebsmit teln ermittelbar. Es wird somit der Spannungsabfall über dem "Verbraucher" Schutzleiter bestimmt. Hierfür wird z. B. an der Schutzleiterklemme im Betriebsmittel der Spannungs abfall gegen Erde gemessen. Da der Widerstand über die zusätzliche Erdverbindung, ausgehend vom Betriebsmittel, parallel zur Schutzleiterstrecke verläuft, ist der dadurch verursachte Spannungsabfall unbedeutend insofern, als der gemessene Wert des Span nungsabfalls am Schutzleiter dadurch zwar beeinflußt wird, die Messung aber diesen ver änderten Wert erfaßt und auch den wahren Wert darstellt. Es wird somit der Wert des tatsächlichen Spannungsabfall an Schutzleitern ermittelt, was die korrekte Widerstands bestimmung sichert.

Das Meßverfahren kann in seiner Umsetzung einfach und kostengünstig realisiert wer den, da die Bestimmung des Spannungsabfalls über dem Schutzleiter bzw. Schutzleiter widerstand mittels eines handelsüblichen Multimeters erfolgen kann.

Wenn die dem Prüfling aufgeschaltete Testgröße eine Wechselspannung ist, ist es mög lich, die Strommessung derart vorzunehmen, daß man sich des Induktionsmeßprinzips bedient. Dadurch können eine Unterbrechung des Schutzleiters vermieden wird und somit potentielle Fehler beim Wiederherstellen der leitenden Verbindung von vornherein ausgeschlossen werden.

Zum Abgriff des Stromes im Schutzleiter bieten sich Zangenstromwandler an. Diese Meßgeräte bieten neben der erforderlichen Genauigkeit die Vorzüge einer problemlosen Handhabe, da ein Zangenstromwandler um den Leiter "greift" und somit die erforderli che kontaktlose- und unterbrechungsfreie Messung gewährleistet. Darüber hinaus bietet ein Zangenstromwandler den Vorteil, daß die Meßwerterfassung einhändig erfolgt.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Stromquelle und die Meßvorrichtung in einem ge meinsamen Prüfgerätegehäuse angeordnet sind, das mit einer Mehrzahl von Anschlüssen gleichzeitig an das elektrische Betriebsmittel angeschlossen werden kann. Eine derartige einheitliche Vorrichtung ist handlich und einfach im mobilen Einsatz zu bedienen.

Falls die Ausgangssignale der beiden Meßgeräte, nämlich des Spannungs- und Strom meßgerätes analog/digital gewandelt werden und einem Rechner zugeführt werden, der ebenfalls in dem Prüfgerätegehäuse angeordnet ist, läßt sich an einem Rechnerausgang die Größe des Schutzleiterwiderstandes anzeigen oder in Form eines Prüfprotokolls aus geben.

Wird ein noch zulässiger Schutzleiterwiderstandswert als Grenzwert in dem Gerät abge speichert sein, läßt sich auf einfache Weise durch den Rechner ein Warnsignal auslösen, falls ein rechnerischer Vergleich ergibt, daß der tatsächlich festgestellte Widerstandswert des Schutzleiter den zulässigen Wert überschreitet.

Die Erfindung ist - was die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anbelangt - anhand eines Ausführungsbeispiels in den Zeichnungsfiguren näher erläutert. Diese zei gen:

Fig. 1 eine schematische Blockschaltbilddarstellung der bei der Durchführung des Verfahrens zu verwendenden Elemente;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Prüfgerätes.

Zunächst wird auf Zeichnungsfig. 1 Bezug genommen.

Ein fest installiertes Betriebsmittel 1 weist im angeschlossenen Zustand eine Erdverbin dung auf, durch die das Gehäuse oder Chassis 3 des Betriebsmittels 1 an Erdpotential 4 angelegt ist. Ferner ist noch eine Erdverbindung 5 mit einem Erdungswiderstand 6 vor gesehen, die ebenfalls zum Erdpotential 4 führt.

Um nun zu überprüfen, ob der Schutzleiterwiderstand die vorschriftsmäßige Höhe nicht überschreitet, sind in einem Prüfgerät eine Wechselstromquelle 8, ein Spannungsmeßge rät 9 sowie ein Strommeßgerät in Form einer Strommeßzange 10 vorgesehen. Durch die Wechselstromquelle 8 wird an der Verbindungsstelle 11 über eine Anschlußleitung 12 ein auf Erdpotential 4 bezogener Prüfstrom in das Gehäuse 3 eingeleitet. Diese Beschaltung ruft im Erdungswiderstand 6 sowie im Schutzleiterwiderstand 7 einen Spannungsabfall hervor. Durch die Anschlußleitungen 13 des Spannungsmeßgerätes 9 wird nun über der gesamten Länge des Schutzleiters 2 die an diesem abfallende Spannung abgegriffen, wo zu die Anschlußleitungen 13 an den Meßpunkten 14 und 15 angelegt werden. Gleichzei tig wird über die Strommeßzange 10 der im Schutzleiter 2 fließende Schutzleiterstrom I_SL gemessen. Der Spannungsabfall U_SL infolge des Schutzleiterwiderstandes 7 und der Strom im Schutzleiter 2 werden nun in einer Recheneinheit 18 verknüpft, so daß der ermittelte Wert des Schutzleiterwiderstandes 7 über eine Anzeigeeinheit 19 darstellbar ist. Die Anzeigeeinheit 19 kann auch einen Prüfprotokolldrucker umfassen.

Ferner kann vorgesehen sein, daß eine Warnvorrichtung 16 aktiviert wird, falls der ermit telte Wert des Schutzleiterwiderstandes 7 einen zulässigen Höchstwert überschreitet.

In Zeichnungsfig. 2 ist schematisch dargestellt, wie die Komponenten 8-13 und 16, 18 und 19 in einem Prüfgerät 17 untergebracht werden können.

BEZUGSZEICHENLISTE

1

Betriebsmittel

2

Erdverbindung

3

Gehäuse/Chassis

4

Erdpotential

5

Erdverbindung

6

Erdungswiderstand

7

Schutzleiterwiderstand

8

Wechselstromquelle

9

Spannungsmeßgerät

10

Strommeßzange

11

Verbindungsstelle

12

Anschlußleitung

13

Anschlußleitung

14

Meßpunkt

15

Meßpunkt

16

Warnvorrichtung

17

Prüfgerät

18

Recheneinheit

19

Anzeigeeinheit

Claims

1. Verfahren zur Überprüfung von Schutzleitern von Gehäusen und Chassis elektri scher Betriebsmittel, insbesondere solchen, die im Betriebszustand fest in/an Ge bäudeteilen installiert und ohne Steckverbindung angeschlossen sind, im montierten und/oder angeschlossenen Zustand mindestens eine dauerhafte Erdverbindung aufweisen, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) Anlegen einer Ausgangsleitung einer Stromquelle an das Gehäuse und Chas sis des Betriebsmittels und Einleiten eines auf Erde bezogenen Wechsel stroms in das Gehäuse oder Chassis;
b) Anschluß eines Spannungsmeßgerätes über der wesentlichen Gesamtlänge des Schutzleiters und Messung des Spannungsabfalls U_SL über dem Schutz leiter,
c) Anlegen eines Strommeßgerätes an den Schutzleiter ohne Unterbrechung desselben und Messen des über den Schutzleiter abfließenden Stroms I_SL;
d) rechnerische Ermittlung des Schutzleiterwiderstandes aus dem Spannungsab fall U_SL und dem Schutzleiterstrom I_SL gemäß R_SL = U_SL/I_SL.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsabfall an einer Schutzleiterklemme des Gehäuses oder Chassis gegen einen Erdungspunkt abgegriffen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Stromquelle eine Wechselstromquelle verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquelle und die Meßvorrichtungen in einem gemeinsamen Prüfgerätege häuse angeordnet sind, das mit einer Mehrzahl von Anschlüssen (Ausgangsleitung der Wechselstromquelle, Anschlußleitungen des Spannungsmeßgeräteteils und Stromzange) gleichzeitig an das elektrische Betriebsmittel angeschlossen wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale des Spannungs- und Strommeßgerätes einer analogen Aus werteschaltung oder analog/digital gewandelt einem Rechner zugeführt werden, die der in dem Prüfgerätegehäuse angeordnet ist und durch deren/dessen Ausgang ein den Schutzleiterwiderstand darstellenden Wert angezeigt oder in gedruckter Form ausgegeben wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Überschreiten eines zulässigen Schutzleiterwiderstandswertes von der Auswer teschaltung/vom Rechner ein Warnsignal ausgelöst wird.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Gehäuse eines Prüfgerätes (17) eine aktivierbare Wechselstromquelle (8), ein Spannungsmeßgerät (9), ein Strommeßgerät (10), mindestens ein Analog- /Digital-Wandler und ein Rechner (14) angeordnet sind, wobei die Ausgänge des Strom- (10) und Spannungsmeßgerätes (9) über den mindestens einen Analog- /Digital-Wandler an den Eingang des Rechners (14) angeschlossen sind und ferner mehrere Anschlußleitungen (12, 13) vorgesehen sind, über welche die Vorrichtung mit einem elektrischen Betriebsmittel (1)derart verbunden werden kann, daß unter Einleiten eines auf Erde bezogenen Wechselstroms in das Gehäuse (3) oder Chassis des Betriebsmittels (1) ein Spannungsabfall (U_SL) über dem Schutzleiter (2) des Betriebsmittels (1) sowie der im Schutzleiter (2) fließende Strom (I_SL) bestimmbar sind und daraus der Schutzleiterwiderstand (7) errechenbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Prüfgerät (17) zur Messung des Stromflusses im Schutzleiter (2) eine um den ununterbrochenen Schutzleiter (2) herumgreifende Stromzange (10) aufweist.