Der Isolationswiderstand hat für die Verhütung von Sach- und Personenschäden und für die Betriebssicherheit von elektrischen Anlagen und Betriebsmitteln eine besondere Bedeutung. Zum einen ist er die Basis für den Personen- und Anlagenschutz, zum anderen dient er gleichzeitig als wichtiger Indikator für den Qualitätszustand einer elektrischen Installation. Abhängig vom Lebenszyklus einer Anlage oder eines Gerätes ist der Isolationswiderstand zu prüfen, zu messen oder auch zu überwachen.
Isolationsüberwachung ist nicht gleich Isolationsmessung und umgekehrt. Abhängig von dem jeweiligen Abschnitt im Lebenszyklus einer Anlage oder eines Betriebsmittels sind diese unterschiedlich anzuwenden. Insgesamt ist jedoch dabei wichtig, dass durch eine präventive Schadensprophylaxe ein Ausfall oder eine Gefährdung von Personen und Sachwerten vermieden wird.
Der (Produkt)-Lebenszyklus einer elektrischen Anlage oder eines elektrischen Betriebsmittels lässt sich im Wesentlichen in die in Tabelle 1 aufgeführten Abschnitte unterteilen. Abhängig von dem jeweiligen Abschnitt sind (Hoch-)spannungsprüfung, Isolationsmessung oder Isolationsüberwachung erforderlich.
In ungeerdeten Stromversorgungen kann die Überwachung mit einem Isolationsüberwachungsgerät erfolgen, in geerdeten Stromversorgungssystemen indirekt als Fehlerstromüberwachung. Durch frühzeitiges Erkennen von sich anbahnenden Isolationsfehlern sind diese Schutz- und Überwachungseinrichtungen ein wichtiges Hilfsmittel für die rechtzeitige Planung von Instandhaltungsmaßnahmen.
Im Gegensatz dazu ist die Isolationsmessung nur eine Momentaufnahme für den Isolationswiderstand. Grundsätzlich ist der Isolationswiderstand abhängig von
Dabei ist das Sicherheitsrisiko und das Schutzziel zu beachten.
| Abschnitt im Lebenszyklus | (Hoch-) Spannungsprüfung | Isolationsmessung | Isolationswiderstand | Fehlerstrom | |
|---|---|---|---|---|---|
| Anlage nicht in Betrieb | Anlage in Betrieb | ||||
| IT-System IMD | TN-/ TT-System | ||||
| RCD | RCM | ||||
| Planung/ Errichtung | - | - | Einplanen/ Installieren | ||
| Inbetriebnahme | X | X | Einstellen/ Prüfen | Prüfen | Einstellen/ Prüfen |
| Betrieb | - | - | Melden | Abschalten | Melden |
| Instandhaltung | X)* | X | Melden | Abschalten | Melden |
| Reparatur | X)* | X | Melden | Abschalten | Melden |
| Gesamtmodifikation | X)* | X | Überprüfen/ Einplanen | ||
| Nachrüstung | X)* | X | Überprüfen/ Einplanen | ||
| Außerbetriebnahme | - | - | - | - | - |
X )* Soweit normativ erforderlich
Vor der ersten Inbetriebnahme einer elektrischen Anlage sind nach DIN VDE 0100-600 (VDE 0100-600):2008-06 verschiedene Messungen durchzuführen. Dazu gehört auch die Messung des Isolationswiderstandes, der zwischen den aktiven Leitern und dem mit der Erde verbundenen Schutzleiter gemessen wird. Bei dieser Prüfung dürfen die aktiven Leiter miteinander elektrisch verbunden werden. Die Messgleichspannung und die Höhe des Isolationswiderstandes müssen den Anforderungen von Tabelle 2 entsprechen.
Der Isolationswiderstand gilt als ausreichend, wenn jeder Stromkreis ohne angeschlossene elektrische Verbrauchsmittel den geforderten Wert erreicht. Bei der Messung ist zu beachten, dass alle im Stromkreis enthaltenen Schalter geschlossen sind. Können Stromkreise nicht geschlossen werden, so müssen die nicht erfassten Stromkreise separat gemessen werden. Bestehende Verbindungen zwischen N und PE müssen geöffnet sein.
Isolationswiderstand und Messspannung nach DIN VDE 0100-600 (VDE 0100-600):2008-06
| Nennspannung des Stromkreises (V) | Messgleichspannung (V) | Isolationswiderstand (MΩ) |
|---|---|---|
| SELV*, PELV** | 250 | ≥0,5 |
| bis einschließlich 500V, ebenso FELV*** | 500 | ≥1,0 |
| über 500V | 1000 | ≥1,0 |
*Sicherheitskleinspannung **Schutzkleinspannung ***Funktionskleinspannung
Bei geerdeten Systemen wird der Isolationswiderstand indirekt über die Höhe des Fehlerstromes bestimmt. Klassisches Werkzeug dazu ist die Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (RCD), die bei Überschreiten eines bestimmten Fehlerstromes die Anlage oder Verbraucher abschaltet und somit eine Gefährdung verhindert. In Bereichen, in denen sich eine Abschaltung nachteilig auf den Betrieb auswirken kann, z. B. EDV-Anlagen, werden häufig Differenzstrom-Überwachungsgeräte (RCM) eingesetzt.
Diese arbeiten ebenfalls nach dem Summenstromprinzip, das heißt es wird die Differenz des Hin- und Rückstromes mit Hilfe eines Messstromwandlers erfasst und bei einem bestimmten Fehlerstrom gemeldet oder abgeschaltet. Abhängig von dem jeweiligen Fehlerstrom werden wechsel-, puls- oder allstromsensitive Geräte eingesetzt. Für Anlagen, in denen eine hohe Anzahl von Abgängen zu überwachen ist, sind auf dem Markt auch mehrkanalige Systeme verfügbar, sogenannte Differenzstrom-Überwachungssysteme (RCMS).
Mehrkanaliges Differenzstrom-Überwachungssystem RCMS
In IT-Systemen sind, im Gegensatz zu TN-/TT-Systemen,die aktiven Leiter gegen Erde isoliert. In IT-Systemen wird der Isolationswiderstand zwischen den aktiven Leitern und Erde mit Hilfe eines Isolationsüberwachungsgerätes (IMD) dauerhaft überwacht.
Beim Unterschreiten eines bestimmten Widerstandswertes (kΩ) erfolgt eine Meldung. Damit wird auch ein wesentlicher Vorteil des IT-Systems deutlich. Bei einem ersten Fehler ist nach DIN VDE0100-410 (VDE 0100-410):2007-06 keine Abschaltung erforderlich, so dass der Betrieb ungestört fortgeführt werden kann. Dies ist insbesondere in sicherheitsrelevanten Bereichen, wie z. B. Krankenhäusern, Industrieanlagen oder Elektromobilität von entscheidender Bedeutung.
Da das versorgende IT-System in Betrieb ist, erfasst das Isolationsüberwachungsgerät den gesamten Isolationswiderstand der Anlage einschließlich aller eingeschalteter Verbraucher, die galvanisch mit dem IT-System verbunden sind.
Isolationsüberwachungsgerät ISOMETER® iso685
Details zum Funktionsprinzip eines Isolationsüberwachungsgerätes finden Sie hier.
Der erforderliche Ansprechwert für Isolationsüberwachungsgeräte ist in verschiedenen Errichtungsbestimmungen aufgeführt. In der Praxis hat sich dabei der Wert von 100 Ω/V für die Hauptmeldung und 300 Ω/V für Isolationsüberwachungsgeräte mit Vorwarnstufe bestens bewährt.
Alternativ kann der Ansprechwert auf einen Wert eingestellt werden, der 50 % höher als der normativ geforderte Wert ist.
Ebenfalls ist es möglich, die Ansprechwerte entsprechend den Anforderungen von DIN VDE 0105-100 (VDE 0105-100):2009-10 einzustellen (Tabelle 3). Hier obliegt es dem Planer bzw. Errichter der Anlage, auf entsprechende Erfahrungswerte zurückgreifen.
In manchen Bereichen sind Verbraucher vorhanden, die zeitweise abgeschaltet sind, wie z. B. Feuerlöschpumpen, Schieberantriebe, Aufzugsmotoren oder Notstromgeneratoren.
Während der Stillstandszeit kann es durch Feuchtigkeit oder andere Einwirkungen in der Zuleitung oder dem Verbraucher zu Isolationsfehlern kommen, die nicht bemerkt werden. Für diese Fälle werden Offline-Monitore eingesetzt. Weitere Informationen über Offline Monitoring finden Sie hier.
Bei Wiederholungsprüfungen ist die Messung des Isolationswiderstandes ein Bestandteil der nach DIN VDE 0105-100 (VDE 0105-100):2009-10 durchzuführenden Messungen.
Der Isolationswiderstand unterliegt einer gewissen Alterung, aber auch Feuchtigkeit, Staub, Verbiss durch Nager etc. haben einen wesentlichen Einfluss, sodass niedrigere Werte als bei Neuanlagen erforderlich sind (Tabelle 3). Die Messmethode ist identisch mit der der Erstmessung.
Erforderliche Isolationswiderstände bei Prüfungen nach DIN VDE 0105-100 (VDE 0105-100):2009-10
Messspannung | Ohne angeschlossene Betriebsmittel | Mit angeschlossenen und eingeschalteten Betriebsmitteln | Anlagen im Freien oder Bereiche, bei denen Fußböden, Wänden und Einrichtungen zu Reinigungszwecken abgespritzt werden | IT-Systeme | SELV / PELV | |
|---|---|---|---|---|---|---|
Betriebsmittel angeschlossen | Ohne angeschlossene Betriebsmittel | |||||
typ. DC 500V, max. 1mA | DC 250V | |||||
Isolationswiderstand | 1000Ω/V | 300Ω/V | 150Ω/V | 500Ω/V | 50Ω/V | 0,25MΩ |
Produkte
Isolationsüberwachungsgerät für Umrichterapplikationen und große Industrieanlagen
Isolationsfehlersuchgerät zur Lokalisierung von Isolationsfehlern in Hauptstromkreisen
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