Fehlerstrom- und Differenzstrommessung (Residual Current Monitoring)

Abb.: Meldung vor Abschaltung – ein Ziel der Differenzstromüberwachung
Abb.: Meldung vor Abschaltung – ein Ziel der Differenzstromüberwachung

Allgemein

Durch Isolationsfehler hervorgerufene Fehlerströme können in elektrotechnischen Anlagen ein erhebliches Sicherheitsrisiko darstellen. Über ein entsprechendes Schutzkonzept können Fehlerströme erkannt, Isolationsfehler rechtzeitig beseitigt und somit die Verfügbarkeit der Anlage sichergestellt werden.

RCM steht für Residual Current Monitoring und bedeutet die Überwachung des Differenzstroms in elektrischen Anlagen. Dieser Strom errechnet sich aus der Summe der Ströme aller Leiter außer dem Schutzleiter (PE), die in die Anlage führen. Differenzströme sind typischerweise die Folge von Isolationsfehlern, Leckströmen oder z.B. EMV-Filter-Ableitströmen.

Während RCD-Geräte (Fehlerstromschutzschalter) beim Überschreiten eines bestimmten Differenzstroms die Spannungsversorgung abschalten, zeigen RCM-Messgeräte den aktuellen Wert an, zeichnen den Langzeitverlauf auf und melden die Überschreitung eines kritischen Wertes. Diese Meldung kann auch zum Abschalten der Spannungsversorgung über externe Schalteinrichtungen (Schütze, Relais) benutzt werden. Durch den Einsatz von Differenzstrom- Messgeräten (Residual Current Monitoring, RCM) werden Fehlerströme frühzeitig erkannt und gemeldet. Gegenmaßnahmen können rechtzeitig eingeleitet werden, sodass keine Abschaltung der Anlage erfolgen muss. Damit können bei sich langsam verschlechternden Isolationswerten bzw. schleichend steigenden Fehlerströmen, etwa durch alternde Isolierungen, Maßnahmen ergriffen werden, noch bevor die Anlage abgeschaltet wird, z.B.:

  • Isolationsfehler an Leitungen und elektrischen Betriebsmitteln
  • Ableitströme der elektrischen Verbraucher • Defekte PP-Leistungskondensatoren für die BLK
  • Defekte Bauelemente in Schaltnetzteilen, z.B. in Computern
  • Korrektheit von TN-S-Systemen (Terra Neutral Separate) • Aufdecken von unzulässigen PEN-Verbindungen
  • Vermeidung von Neutralleiterrückströmen auf geerdeten Betriebsmitteln

Die Differenzstrommessung im Zusammenhang mit der Energiemessung in kombinierten Energie- / RCM-Messgeräten in elektrischen Anlagen ist eine vorbeugende Maßnahme des Brandschutzes und der Instandhaltung. Ausfallzeiten und damit verbundene Kosten werden reduziert. Die rechtzeitige und vorbeugende Instandhaltung verbessert aufgrund der zusätzlich gewonnenen Information durch ein RCM-Messgerät zudem die Wirtschaftlichkeit und Verfügbarkeit einer Anlage erheblich.

Insbesondere die permanente RCM-Überwachung, um auch im laufenden Betrieb keine unerwünschten Überraschungen zu erleben und stets über den aktuellen Zustand der Anlage informiert zu sein, ist von wesentlicher Bedeutung.

Abb.: Fehlerstrom gegen Erde durch hochohmigen Masseschluss
Abb.: Fehlerstrom gegen Erde durch hochohmigen Masseschluss

Grundsätzliches Messverfahren von RCM

Die Funktionsweise von RCM-Messgeräten basiert auf dem Differenzstromprinzip. Dabei werden alle Leiter an der Messstelle (zu schützender Abgang) mit Ausnahme des Schutzleiters durch einen Differenzstromwandler geführt. Im fehlerfreien Fall ist die Summe aller Ströme gleich null. Fließt hingegen ein Differenzstrom über Erde ab, verursacht die Stromdifferenz im Differenzstromwandler einen Strom, der von der Elektronik des RCMMessgerätes ausgewertet wird.

Das Messverfahren wird in der IEC/TR 60755 beschrieben. Dabei wird zwischen Typ A und Typ B unterschieden.

Die Norm DIN EN 62020 / VDE 0663 / IEC 62020:

Die Norm gilt für Differenzstrom-Überwachungsgeräte für Hausinstallationen und ähnliche Anwendungen mit einer Bemessungsspannung < 440 V AC und einem Bemessungsstrom < 125 A.

Optimales Monitoring durch 6 Strommesskanäle

Moderne, hochintegrierte Messgeräte erlauben die kombinierte Messung von

  • elektrischen Parametern (V, A, Hz, kW ...)
  • Spannungsqualitäts Parametern (Oberschwingungen, THD, KUs ...)
  • Energieverbräuchen (kWh, kvarh ...)
  • RCM-Differenzstrom in nur einem Messgerät. Folgendes Beispiel zeigt ein Messgerät mit 6 Strom-eingängen für diesen Zweck:

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