Potentialausgleich nach DIN VDE 0100-410 und DIN VDE 0100-540

Der Potentialausgleich wird für alle errichteten elektrischen Verbraucheranlagen gefordert. Der Potentialausgleich nach DIN VDE 0100 beseitigt Potentialunterschiede, d. h. verhindert gefährliche Berührungsspannungen, z. B. zwischen dem Schutzleiter der Niederspannungsverbraucheranlage und metallenen Wasser-, Gas- und Heizungsrohrleitungen.

Nach der DIN VDE 0100-410 besteht der Potentialausgleich aus dem Schutzpotentialausgleich und dem zusätzlichen Schutzpotentialausgleich. Jedes Gebäude muss nach den oben genannten Normen einen Schutzpotentialausgleich erhalten (Bild 6.1.1).

Der zusätzliche Schutzpotentialausgleich ist für die Fälle vorgesehen, für welche die Abschaltbedingungen nicht erfüllt werden können oder für besondere Bereiche nach der VDE Reihe 0100 Gruppe 700.

Schutzpotentialausgleich

Folgende fremde leitfähige Teile sind direkt in den Schutzpotentialausgleich einzubeziehen:

• Leiter für den Schutzpotentialausgleich nach DIN VDE 0100-410 (zukünftig: Erdungsleiter)
• Fundamenterder bzw. Blitzschutzerder
• Zentrale Heizungsanlage
• metallene Wasserverbrauchsleitung
• leitende Teile der Gebäudekonstruktion (z. B. Aufzugsschienen, Stahlskelett, Lüfter- / Klimakanäle)
• metallene Abwasserleitung
• Gasinnenleitung
• Erdungsleitung für Antennen (nach DIN VDE 0855)
• Erdungsleitung für Fernmeldeanlagen
• Schutzleiter der Elektroanlage nach DIN VDE 0100 (PEN-Leiter bei TN-System und PE-Leiter bei TT- bzw. IT-Systemen)
• metallene Schirme von elektrischen und elektronischen Leitungen
• Metallmäntel von Starkstromkabeln bis 1000 V
• Erdungsanlagen von Starkstromanlagen über 1 kV nach DIN VDE 0101, wenn keine unzulässig hohe Erdungsspannung verschleppt werden kann.

Normative Definition in der DIN VDE 0100-200 eines fremden leitfähigen Teiles: Ein Teil, das nicht zur elektrischen Anlage gehört, das jedoch ein elektrisches Potential, einschließlich des Erdpotentials, einführen kann.

Anmerkung: Zu den fremden leitfähigen Teilen gehören auch leitfähige Fußböden und Wände, wenn über diese gleichfalls ein elektrisches Potential, einschließlich des Erdpotentials, eingeführt werden kann.

Folgende Anlageteile sind indirekt über Trennfunkenstrecken in den Schutzpotentialausgleich einzubeziehen:

• Anlagen mit kathodischem Korrosionsschutz und Streustromschutzmaßnahmen nach DIN EN 50162 (VDE 0150)
• Erdungsanlagen von Starkstromanlagen über 1 kV nach DIN VDE 0101, wenn unzulässig hohe Erdungsspannungen verschleppt werden können (Ausnahmefall)
• Bahnerde bei Wechselstrom- und Gleichstrombahnen nach DIN VDE 0115 (Gleise von Bahnen der DB dürfen nur mit schriftlicher Genehmigung angeschlossen werden)
• Messerde für Laboratorien, sofern sie von den Schutzleitern getrennt ausgeführt wird.

In Bild 6.1.1 sind die Anschlüsse und die jeweiligen Komponenten des Schutzpotentialausgleichs sowie des Blitzschutz-Potentialausgleichs dargestellt.

Ausführung der Erdungsanlage für den Potentialausgleich

Da die elektrische Niederspannungsverbraucheranlage bestimmte Erdungswiderstände (Abschaltbedingungen der Schutzorgane) erforderlich macht und der Fundamenterder gute Erdungswiderstände bei wirtschaftlicher Verlegung bietet, stellt der Fundamenterder eine optimale und wirkungsvolle Ergänzung zum Potentialausgleich dar. Für die Ausführung des Fundamenterders ist die DIN 18014 maßgebend, die z. B. Anschlussfahnen für die Potentialausgleichschiene fordert. Genauere Beschreibungen und Ausführungen des Fundamenterders sind in Kapitel 5.5 enthalten.

Wird der Fundamenterder / Ringerder gleichzeitig für ein Blitzschutzsystem nach der Normenreihe DIN EN 62305 (VDE 0185-305) verwendet, sind zusätzliche Maßnahmen gefordert. Diese können ebenso dem Kapitel 5.5 entnommen werden.

Schutzpotentialausgleichsleiter nach DIN VDE 0100-540

Die Potentialausgleichsleitungen sollen, sofern sie Schutzfunktion haben, wie Schutzleiter gekennzeichnet werden (d. h. grün gelb). Potentialausgleichsleitungen führen keinen Betriebsstrom und können daher blank, aber auch isoliert sein. Der Mindestquerschnitt von Schutzpotentialausgleichsleitern zum Anschluss an die Haupterdungsschiene ist:

• 6 mm ² Kupfer oder
• 16 mm² Aluminium oder
• 50 mm² Stahl.

Für Erdungsleitungen von Antennen (nach DIN EN 60728-11 (VDE 0855-1)) beträgt der Mindestquerschnitt 16 mm² Cu, 25 mm² Al oder 50 mm² Stahl.

Potentialausgleichsschienen

Die Potentialausgleichsschiene ist ein zentrales Bauelement des Potentialausgleiches und muss alle in der Praxis vorkommenden Anschlussleitungen und Querschnitte kontaktsicher klemmen, muss stromtragsicher sein und der Korrosionsfestigkeit genügen.

In der DIN VDE 0618-1 sind Anforderungen an die Potentialausgleichsschienen für den Schutzpotentialausgleich beschrieben. Darin werden folgende Anschlussmöglichkeiten als Minimum definiert:

• 1 x Flachleiter 4 mm x 30 mm oder Rundleiter Ø 10 mm
• 1 x 50 mm²
• 6 x 6 mm² bis 25 mm²
• 1 x 2,5 mm² bis 6 mm^2.

Diese Anforderungen an eine Potentialausgleichsschiene werden von der K12 und R15 (Bild 6.1.2 und Bild 6.1.3) erfüllt.

Mit in dieser Norm enthalten ist die Prüfung der Blitzstromtragfähigkeit für Klemmenstellen ab einen Querschnitt von 16 mm². Darin wird auf die Prüfung der Blitzschutzbauteile nach der DIN EN 62561-1 (VDE 0185-561-1) Bezug genommen. Werden die Anforderungen in der vorher genannten Norm erfüllt, kann dieses Bauteil auch für den Blitzschutz-Potentialausgleich nach der DIN EN 62305-1 bis 4 (VDE 0185-305-1 bis 4) eingesetzt werden.

Anschlüsse für den Potentialausgleich

Anschlüsse für den Potentialausgleich müssen einen guten und dauerhaften Kontakt geben.

Einbeziehen von Rohrleitungen in den Potential­ausgleich

Zum Einbinden von Rohrleitungen in den Potentialausgleich werden Erdungsrohrschellen für die entsprechenden Durchmesser der Rohre verwendet (Bild 6.1.4). Enorme Montagevorteile bieten Erdungsbandrohrschellen aus NIRO mit Spannbandtechnik, die universell dem Rohrdurchmesser angepasst werden können (Bild 6.1.5).

Mit diesen Erdungsbandrohrschellen können unterschiedliche Werkstoffe der Rohre (z. B. Stahl, Kupfer und Edelstahl) geklemmt werden. Eine Durchgangsverdrahtung ist mit diesen Bauteilen ebenfalls möglich.
Bild 6.1.6 zeigt einen Potentialausgleich von Heizungsrohren mit Durchgangsverdrahtung.

Prüfung und Überwachung des Potentialausgleichs

Vor Inbetriebsetzung der elektrischen Verbraucheranlage sind die Verbindungen auf ihre einwandfreie Beschaffenheit und ihre Wirksamkeit zu überprüfen.

Ein niederohmiger Durchgang zu den verschiedenen Anlagenteilen und dem Potentialausgleich wird empfohlen. Ein Richtwert von < 1 Ω wird für die Verbindungen beim Potentialausgleich als ausreichend erachtet. Bei dieser Durchgangsprüfung nach VDE 0100-600 sind Messgeräte mit einem Prüfstrom von 200 mA nach VDE 0413-4 zu verwenden.

Zusätzlicher Schutzpotentialausgleich

Können Abschaltbedingungen der jeweiligen Netzform für eine Anlage oder einen Teil der Anlage nicht eingehalten werden, ist ein zusätzlicher örtlicher Schutzpotentialausgleich erforderlich. Hintergedanke ist, alle gleichzeitig berührbaren Körper sowie ortsfeste Betriebsmittel untereinander wie auch fremde leitfähige Teile zu verbinden. Das Ziel ist es, eine eventuell auftretende Berührungsspannung möglichst klein zu halten.

Weiterhin ist der zusätzliche Schutzpotentialausgleich bei Anlagen oder Anlagenteilen von IT-Systemen mit Isolationsüberwachung anzuwenden.
Erforderlich ist der zusätzliche Schutzpotentialausgleich zudem bei besonderer Gefährdung aufgrund der Umgebungsbedingungen in speziellen Anlagen oder Anlageteilen.
In der VDE-Reihe 0100 Gruppe 700 wird auf den zusätzlichen Schutzpotentialausgleich für Betriebsstätten, Räume und Anlagen besonderer Art hingewiesen.

Dies sind z. B.:

• DIN VDE 0100-701 Räume mit Badewanne oder Dusche (nicht mehr allgemein gefordert)
• DIN VDE 0100-702 Becken von Schwimmbädern und andere Becken
• DIN VDE 0100-705 für landwirtschaftliche und gartenbauliche Betriebsstätten.

Als Mindestquerschnitte für den zusätzlichen Schutzpotentialausgleich werden bei geschützter Verlegung 2,5 mm² Cu und bei ungeschützter Verlegung 4 mm² Cu gefordert.

Der Unterschied zum Schutzpotentialausgleich besteht darin, dass die Querschnitte der Leitungen kleiner gewählt werden dürfen und dieser zusätzliche Potentialausgleich örtlich begrenzt sein kann.