Elektrosicherheit und Elektrotechnik

Potentialausgleich – ein häufig vernachlässigter Punkt der Gebäudeinstallation

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Der Begriff Potentialausgleich ist eng mit dem Begriff Erdung verbunden. Beides sind elektrotechnische Schutzmaßnahmen gegen elektrischen Schlag, Funktionsausfall oder Blitzschlag. Der Potentialausgleich dient jedoch noch einem anderen Zweck.

Potentialausgleich und Erdung: Unterschied liegt in der Verbindung 

Was ist der Potentialausgleich und wie unterscheidet sich diese Maßnahme von der Erdung? Von Erdung sprechen Elektrofachkräfte, wenn ein Punkt einer elektrischen Anlage mit der Erde verbunden wird, um elektrische Ströme in das Erdreich abzuleiten. Der Potentialausgleich (engl. equipotential bonding) dient dagegen dazu, Spannungen (Potentialunterschiede) zwischen Körpern von elektrischen Betriebsmitteln, der Erde und fremden leitfähigen Teilen (z. B. Rohrleitungen, Heizkörper) zu beseitigen. 

Mit einem Potentialausgleich werden also Punkte unterschiedlichen Potentials leitend miteinander verbunden. Zwischen diesen Punkten lässt sich dann keine elektrische Spannung mehr messen. 

Hinweis: Der Potentialausgleich wird in der Dokumentation der Anlage vermerkt. 

Warum Potentialausgleich herstellen? 

Dieser verhindert, dass zwischen den unterschiedlichen leitenden Teilen gefährliche Potentialunterschiede entstehen. In erster Linie dient er also dem Schutz gegen elektrische Schläge und dem Schutz elektrischer Betriebsmittel bei Überspannung. Doch er hat noch eine andere Funktion, die immer mehr an Bedeutung gewinnt. 

Weil jeder Strom auch ein Magnetfeld verursacht, sind die unterschiedlichen Leitungsanlagen, die sich wie Adern durch ein Gebäude ziehen, oft Hauptverursacher für Probleme mit der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV). Für eine EMV-gerechte Elektroinstallation ist es deshalb wichtig, Potentialunterschiede möglichst klein zu halten. 

Potentialausgleich wird in drei Untergruppen unterteilt 

Der Potentialausgleich wird in der VDE 0100-200 „Errichten von Starkstromanlagen mit Nennspannungen bis 1000 V“ beschrieben. Wie die Erdung unterteilt sich auch der Potentialausgleich je nach Aufgabe in folgende Untergruppen:  

Schutzpotentialausgleich dient dem Schutz gegen einen Stromschlag 

Das Schutzziel des Schutzpotentialausgleichs (engl. protective equipotential bonding) ist, dass Mensch und Tier im Fehlerfall keine Spannung abgreifen können. Welche Maßnahmen dafür infrage kommen, beschreiben die Normen VDE 0100-410 und VDE 0100-540. 

So muss z. B. für jeden Stromkreis ein Schutzleiter vorhanden sein, der durch den Anschluss an eine entsprechende Erdungsklemme oder Erdungsschiene geerdet ist.  

Funktionspotentialausgleich zum Schutz von Betriebsmitteln und Anlagen 

Der Funktionspotentialausgleich (engl. functional equipotential bonding) wird in erster Linie aus betrieblichen Gründen und nicht zum Zweck der Sicherheit gemacht. Wird ein „Funktionsausgleich“ oder eine „Funktionserdung“ gefordert, erfolgt der Anschluss an der Haupterdungsschiene des Gebäudes. 

Als Querschnitt für einen Potentialausgleich, der die Funktionalität von Betriebsmitteln und Anlagen sicherstellen soll, werden mindestens 4 mm2 Cu gefordert. 

Blitzschutzpotentialausgleich verringert Potentialdifferenzen 

Der Blitzschutzpotentialausgleich verringert die durch einen Blitzschlag verursachten Potentialdifferenzen zwischen den einzelnen leitenden Teilen. Dies geschieht durch direkten Anschluss mit dem Blitzschutzsystem (LPS) oder durch den Anschluss über Überspannungsschutzgeräte. 

Es wird empfohlen, einen Querschnitt von mindestens 6 mm2 Cu zu wählen und den Potentialausgleich an die Haupterdungsschiene anzuschließen. 

Hauptpotentialausgleich und zusätzlicher Potentialausgleich 

Neben der Unterscheidung zwischen Schutz-, Funktions- und Blitzschutzpotentialausgleich wird zwischen dem Hauptpotentialausgleich und dem zusätzlichen Potentialausgleich differenziert:

Hauptpotentialausgleich zwischen leitenden Teilen

Ein Hauptpotentialausgleich ist in jedem Gebäude durchzuführen. Dabei werden elektrisch leitende Verbindungen zwischen folgenden Teilen hergestellt: 

  • Hauptschutzleiter 
  • Haupterdungsleiter 
  • Hauptwasserrohr
  • Hauptgasrohr 
  • andere metallene Rohrsysteme 
  • Fernmeldeanlagen  

Querschnitt der Leiter: Im Querschnitt sollten die benötigten Potentialausgleichsleiter mindestens halb so groß sein wie der Hauptschutzleiter; jedoch 6 mm2 Cu nicht unterschreiten.

Zusätzlicher Potentialausgleich für besondere Gefährdungen 

Der zusätzliche Potentialausgleich wird vom Gesetzgeber gefordert 

  • für Räume mit besonderer elektrischer Gefährdung, z. B. Bäder, enge Räume etc. 
  • in IT-Systemen mit Isolationsüberwachung und 
  • wenn die Bedingungen, die für das automatische Abschalten der Stromversorgung zum Schutz bei indirektem Berühren normativ festgelegt sind, nicht erfüllt werden können. 

Querschnitt der Leiter: Die einzelnen Systeme werden mit Potentialausgleichsleitern verbunden, die einen Querschnitt von mindestens 4 mm2 Cu aufweisen. 

Nachrüsten ist problematisch – am Beispiel einer Solaranlage 

Das Nachrüsten ist für Elektrofachkräfte sowohl bei der Erdung als auch beim Potentialausgleich problematisch. Die Erdung ist oft gar nicht mehr oder nicht mehr vollständig zugänglich. Und auch im Fall des Potentialausgleichs stellt sich regelmäßig die Frage nach der fachgerechten Einbindung der Anlage ins bestehende Potentialausgleichssystem. 

Planer und Elektrofachkräfte stehen besonders häufig vor diesem Problem, wenn sie Solaranlagen auf bestehenden Gebäuden errichten. Dann ergeben sich Fragen wie: 

  • In welchem Zustand befindet sich der vorhandene Potentialausgleich? 
  • Muss dieser messtechnisch untersucht werden? 
  • Was muss daran angeschlossen werden?
  • Muss, kann oder sollte eine Erdungsanlage errichtet werden? 

Im Falle von Solaranlagen müssen Elektrofachkräfte auch Effekte, wie eine möglichst elektrostatische Aufladung des DC-Kreises oder besondere Vorgaben der Modulhersteller berücksichtigen. Häufige Installationsfehler und Maßnahmen, wie diese vermieden werden, werden im „Ausführungshandbuch für Photovoltaik-Anlagen“ bebildert dargestellt. 

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Vorschriften zum Potentialausgleich 

Normative Vorschriften bezüglich des Potentialausgleichs sind u. a. Folgende: 

  • VDE 0100-200 „Errichten von Starkstromanlagen mit Nennspannungen bis 1000 V“
  • VDE 0100-712 „Errichten von Niederspannungsanlagen“
  • VDE 0100-410 „Schutz gegen elektrischen Schlag“
  • VDE 0100-540 „Auswahl und Errichtung elektrischer Betriebsmittel – Erdungsanlagen und Schutzleiter“
  • VDE 0185-305-3 „Blitzschutz – Teil 3: Schutz von baulichen Anlagen und Personen“

(juse)

Quellen: „Ausführungshandbuch für Photovoltaik-Anlagen“, „Sicherheitshandbuch Elektrosicherheit“, elektropraktiker.de, BauNetz Media GmbH 

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