Elektrosicherheit und Elektrotechnik

Um die Energieversorgung in der Stadt, auf dem Land oder gar im fahrenden Auto gewährleisten zu können, muss die Funktionalität von Netzsystemen aufrechterhalten werden. TN-, TT- und IT-Netze gehören dabei zu den gängigen Energieversorgungssystemen. Wie sich diese unterscheiden und welche Besonderheiten bei den einzelnen Netzen zu beachten sind, wird im Folgenden beschrieben.

Netzsysteme: Grundlagen

Netzsysteme und -formen unterscheiden sich je nach Stromart (Gleichstrom, Wechselstrom), Anzahl der aktiven Leiter sowie den Maßnahmen zum Schutz bei indirektem Berühren. Es gibt die drei Grundformen TN-System, TT-System und IT-System sowie folgende Ausführungen des TN-Systems: TN-S-, TN-C- und TN-C-S-Systeme. 

Die Kurzzeichen sind international einheitlich. Dabei charakterisiert der erste Buchstabe die Erdungsverhältnisse an der Strom-/Spannungsquelle, der  zweite Buchstabe die Erdungsverhältnisse der Körper der Betriebsmittel: 

  • „T“ (= terra/térre, „Erde“): direkte Erdung eines Punktes 
  • „I“ (= isolé, „isoliert“): Isolierung aller aktiven Teile gegen Erde
  • „N“ (= neutre, „neutral“): alle berührbaren Körper sind mit dem Sternpunkt des Trafos (N) verbunden

Die weiteren Buchstaben charakterisieren die Anordnung des Neutralleiters und Schutzleiters im Netz: 

  • „S“ (= separé, „getrennt“): Neutralleiter und Schutzleiter sind separat geführt.
  • „C“ (= combiné, „kombiniert“): Neutralleiter und Schutzleiter sind zum PEN-Leiter zusammengefasst.
  • „C-S“: Neutralleiter und Schutzleiter sind nur in einem Teil des Netzes zu einem Leiter zusammengefasst.

TN-Netz

Diese Art der Energieversorgung wird in der Praxis überwiegend eingesetzt und ist hauptsächlich in Städten bzw. dicht besiedelten Gebieten zu finden. Bei dieser Netzsystemvariante ist der Sternpunkt des speisenden Trafos geerdet (T), während die Körper der Endgeräte über einen Schutzleiter mit dem Sternpunkt (N) des speisenden Trafos verbunden sind. 

Besonderheiten des TN-Netzes

  • Vorteil: Es kann eine Leitung eingespart werden. 
  • Nachteil: Die Betriebsströme auf dem Schutzleiter können EMV-Störungen bewirken. 

Die Schutzleiterverbindung bei dieser Netzsystemvariante wird zwischen dem Gehäuse („Körper“) des Verbrauchers und dem Sternpunkt der Spannungsquelle realisiert. Konkret übernimmt also eine Leitung zwei Aufgaben: Zum einen leitet sie die Betriebsströme und zum anderen erfüllt sie eine Schutzfunktion. 

Im Fehlerfall kann hier ein relativ großer Fehlerstrom fließen, was beabsichtigt ist. Denn so kann die Abschaltung eines Fehlerstromkreises in kurzer Zeit erfolgen. 

Prüfung des TN-Netzes 

Der oben beschriebene Abschaltvorgang wird i. d. R. im Rahmen einer Anlagenprüfung anhand einer Messung der Fehlerschleifenimpedanz überprüft. 

Besondere Merkmale der TN-S- und TN-C-S-Netzsysteme sind im „Handbuch Prüfung elektrischer Maschinen“ konkretisiert. Abbildungen von Schaltplänen erleichtern zudem das Verständnis.

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TT-Netz 

Bei dieser Netzvariante, die vermehrt in ländlichen Bereichen zu finden ist – also dort, wo Freileitungen im Einsatz sind – muss ein möglicher Fehlerstrom über das Erdreich fließen können. Der Sternpunkt des speisenden Trafos ist deshalb geerdet (erstes T), während alle berührbaren Körper (Gehäuseteile) mit dem Anlagenerder als eigenständigem zweitem Erder (zweites T) verbunden sind. 

Besonderheiten des TT-Netzes 

Die Schutzleiterverbindung besteht zwischen Gehäuse (Körper) des Verbrauchers und Anlagenerder. Sie besteht nicht zwischen Körper und Sternpunkt. Im Fehlerfall kann hier kein großer Fehlerstrom fließen, weil es die beiden Erderwiderstände nicht zulassen. Solche Anlagen müssen also mit einem RCD ausgerüstet werden, um den Fehlerstromkreis in möglichst kurzer Zeit abschalten zu können. 

Prüfung des TT-Netzes 

Die Prüfung des TT-Netzes erfolgt mithilfe der Messung des Erderwiderstandes. Ausführliche Prüfhinweise sowie Praxistipps zur Messung des Erderwiderstandes bekommen Elektrofachkräfte im „Sicherheitshandbuch Elektrosicherheit“

IT-Netz

IT-Netzte können sowohl autark aufgebaut, als auch mit dem öffentlichen Netz gekoppelt sein. Deshalb wird diese Netzsystemvariante typischerweise eingesetzt in

  • Laboratorien und Operationssälen 
  • selbstfahrenden Arbeitsmaschinen
  • Hybrid-/Elektrofahrzeugen, E-Lokomotiven 
  • separaten Energiestationen wie Trenntrafos (z. B. Kesseln oder Naben von Windkraftanlagen) 

In der Praxis triff man standardmäßig überwiegend auf sog. Drehstrom-Netze. Sie bestehen meist aus den drei Außenleitern, einem Neutralleiter und ggf. dem Schutzleiter. Eher selten sind Gleichspannungsquellen vorzufinden (z. B. in einem Elektrofahrzeug). Aber auch ein Einphasen-System ist ein IT-Netz. 

Bei IT-Netzen ist der Sternpunkt des speisenden Trafos isoliert (I), während die Körper der Endgeräte mit dem örtlichen Erder (T) bzw. Potenzialausgleich verbunden sind. 

Besonderheiten des IT-Netzes 

  • Die Spannungsquelle ist von allen anderen Betriebsmitteln und Anlagenteilen getrennt angeordnet, weshalb eine Isolationsüberwachung erforderlich wird. 
  • Der eigene Erder ist vor Ort; die Schutzleiterverbindung besteht zwischen Gehäuse (Körper) des Verbrauchers und einem „eigenen“ Anlagenerder. Weil die Messeverbindungen, die bei Fahrzeugen Gehäuseteile verbinden, denselben Zweck erfüllen, spricht man auch in diesen Fällen von IT-Netzen. 
  • Diese Netzsystemvariante zeichnet sich durch eine 1-Fehler-Toleranz aus. Das heißt: Der erste Fehler wird eine Zeit lang geduldet, was wiederum bedeutet, dass der zweite Fehler fatale Folgen haben kann. Tritt der auf, muss also sofort abgeschaltet werden. 

Prüfung IT-Netz 

Bei Messungen im IT-System muss der Fehlerstrom beim Auftreten eines Erstfehlers im aktiven Leiter berechnet und, wenn eine Berechnung nicht möglich ist, gemessen werden. Besondere Anmerkungen und Hinweise zur Prüfung dieses speziellen Netztyps sind in der DIN VDE 0100-410 enthalten. 

Quellen: „Handbuch Prüfung elektrischer Maschinen“, „Sicherheitshandbuch Elektrosicherheit“ 

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