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Kurzfassung zur Differenzstrommessung
Die Differenzstrommessung betrachtet die vektorielle Summe der Einzelströme der Phasen inklusive N-Leiter. Im idealen Isolationszustand ergibt diese Summe 0; Abweichungen können durch Fehlerströme, Ableitströme, EMV-Filter oder die Verbraucherstruktur beeinflusst werden. Eine dauerhafte Differenzstromüberwachung unterstützt die frühzeitige Erkennung kleiner Abweichungen und hilft dabei, elektrische Anlagen kontinuierlich zu bewerten. A. Eberle setzt dafür stationäre Power Quality Netzanalysatoren, mobile Power Quality Netzanalysatoren sowie die FCM-Methode ein.
Wichtige Kernaussagen
- Differenzstrom ist die vektorielle Summe der Einzelströme der Phasen inklusive N-Leiter.
- Ein gemessener Differenzstrom ist nicht automatisch mit einem reinen Fehlerstrom gleichzusetzen.
- Ableitströme parasitärer Kapazitäten und EMV-Filter können die Bewertung beeinflussen.
- Die dauerhafte Differenzstromüberwachung kann Abweichungen frühzeitig sichtbar machen.
- Das PQI-DE eignet sich als fest installiertes Gerät zur Differenzstromüberwachung.
- Die PQ-Box Familie kann mobil für Differenzstrommessungen bis 20 kHz eingesetzt werden.
- Die FCM-Methode unterstützt die Bewertung, wenn der gemessene Differenzstrom durch Verbraucheranzahl und Technologie beeinflusst wird.
Was ist Differenzstrommessung bzw. Fehlerstrommessung?
Differenzstrom ist die vektorielle Summe der Einzelströme der Phasen (inkl. N-Leiter) und wird über einen Differenzstrom-Wandler gemessen. Im idealen Isolationszustand sollte diese vektorielle Summe einen Differenzstrom von 0 ergeben. Tritt ein Fehler im Verbraucher oder in der Zuleitung auf, fließt der Fehlerstrom über PE ab und die Summe der Ströme (Differenzstrom) ist ungleich Null.
Die dahinter liegende Messtechnik (z. B. PQI-DE mit Merkmal D1) misst, detektiert und meldet diesen Fehler bereits bei sehr kleinen Abweichungen. Somit ist sichergestellt, dass ein Fehler bereits sehr frühzeitig erkannt wird und behoben werden kann, bevor es zu einem Anlagenstillstand kommt.
Fachliche Einordnung
Die Differenzstrommessung macht Abweichungen im Stromsystem sichtbar, ist aber nicht automatisch mit einer reinen Fehlerstrommessung gleichzusetzen.
- Im idealen Isolationszustand ergibt die vektorielle Summe der Einzelströme 0.
- Ableitströme parasitärer Kapazitäten und EMV-Filter können den gemessenen Differenzstrom beeinflussen.
- Die Interpretation hängt deshalb von Verbraucheranzahl, eingesetzter Technologie und Messumgebung ab.
Wie entsteht Fehlerstrom?
Stellt man mit der Differenzstrommessung eine Abweichung fest, kann es verschiedene Ursachen für auftretenden Fehlerstrom geben:
- Defekte Bauteile (wie z. B. Schaltnetzteile)
- Isolationsfehler an elektrischen Leitungen & Verbindungen
- Isolationsfehler an Geräten
Der gemessene Differenzstrom ist aus technischer Sicht nie auf den reinen Fehlerstrom begrenzt! Durch Schaltnetzteile, Filtertechnologie und Motor-Zuleitungen entstehen sogenannte Ableitströme der parasitären Kapazitäten oder auch Ableitströme der EMV-Filter.
Differenzstrom Messgeräte
Einsatz als fest installiertes Gerät zur Differenzstromüberwachung
Das fest installierte Messgerät PQI-DE bietet neben den Kernaufgaben Störschreibung und Power Quality Messung nach EN 50160 und IEC 61000-2-4 auch zur Differenzstromüberwachung der leitungsgebundenen EMV-Richtlinien in Ihrem Unternehmen viele Vorteile gegenüber klassischen RCM-Messtechniken am Markt.
Vorteile der dauerhaften Differenzstromüberwachung:
- Störschreibung im Falle einer Auslösung
Hochauflösende Störschriebe im Falle einer Über-/Unterschreitung von Alarm- und Warnschwellen. - FFT zur Detektion der Differenzströme
Die Differenzströme können sowohl Online/Live als auch nach der Aufzeichnung über eine Spektralanalyse bis 20 kHz detektiert werden! - Daueraufzeichnung in verschiedenen Intervallklassen
Messwerte können in verschiedenen Mittelwertbildungen aufgezeichnet werden (200 ms / 3 s / 10 min / 2 h). - Reporting in WinPQ lite
Übersichtlicher Report mit RCM und FCM aus freien Intervallen wählbar!
Einsatz als mobiles Differenzstrom-Messgerät
Unsere PQ-Box Familie besteht aus leistungsstarken, tragbaren Netz-, Frequenzanalysatoren, Leistungsmessern und Differenzstrom-Messgeräten, bei denen Bedienerfreundlichkeit und Praxistauglichkeit im Vordergrund stehen.
Dank flexibler Stromeingangs-Messtechnik können Sie unsere mobilen Power Quality Analysatoren auch als Differenzstrom-Messgeräte für Differenzströme bis zu 20 kHz einsetzen.
Hier ein praktisches Anwendungsbeispiel:
Abbildung 6: Praxisbeispiel aus einer elektrischen Anlage. Differenzstrommessung zur Ursachenanalyse bei häufigen RCD-Auslösungen.
Differenzstrommessung mit einer mobilen PQ-Box 300
In einem Foto- und Designstudio, angesiedelt in einem großen Industriepark, löste ein Fehlerstrom-Schutzschalter (RCD) sehr häufig aus. Aufgrund der permanenten Stromausfälle konnte diese Firma an vielen Tagen pro Monat nicht vernünftig arbeiten. Die mobile PQ-Box 300 unterstützt in solchen Fällen die Messung und Ursachenanalyse vor Ort. Lesen Sie hier, wie wir dieses Problem beheben konnten.
Prüfung von elektrischen Anlagen für den Brandschutz nach DGUV V3
Status Quo, Nachteil und unsere innovative Lösung
Status Quo
Rund 33 Prozent (IFS-Brandursachenstatistik 2022) aller registrierten Brände sind auf Störungen oder Mängel in elektrischen Anlagen zurückzuführen.
Diese schränken elektrische Anlagen in ihrer Funktionalität ein und führen zu Produktionsausfällen sowie Umsatzeinbußen.
Durch Erst-Prüfungen vor Inbetriebnahme sowie Wiederholungsprüfungen wird in regelmäßigen Abständen die Sicherheit der elektrischen Anlagen erhöht.
Diese Sicherheitsprüfungen sind gemäß DGUV Vorschrift 3 berufsgenossenschaftlich vorgeschrieben und beinhalten eine Isolationsprüfung der Stromkreise.
Dauerhaft installierte statt wiederkehrende Messungen
Die Prüfung elektrischer Anlagen nach DIN VDE 0105-100/A1:2017-06 (Abs. 5.3.3.101.0.2) sieht die Möglichkeit vor, durch eine dauerhaft installierte Differenzstromüberwachung durch einen RCM auf die wiederkehrende Isolationsprüfung mit deren Herausforderungen zu verzichten.
Nachteil:
Bei der bisherigen RCM-Messung ist die Bewertung und Interpretation der Messergebnisse selbst durch Sachverständige aufgrund der veränderten Verbrauchergruppen in der Praxis häufig sehr schwierig.
Teilweise liegen die Differenzströme durch RCM um ein Vielfaches höher als die vorgegebenen Werte nach z. B. DIN VDE 0100-482 in Verbindung mit DIN VDE 0100-530 von 300mA (~69W bei 230V).
Grund: Der gemessene Differenzstrom ist abhängig von der Anzahl der Verbraucher, der eingesetzten Technologie vor Ort und sagt zunächst wenig über die Qualität des Isolationszustandes aus!
Lösung: A. Eberle reagiert auf die Herausforderungen der Differenzstrommessung mit einem neuen Verfahren zum Fehlerstrom messen: Fault Current Measurement (FCM).
| Aspekt | Einordnung im Beitrag |
|---|---|
| Differenzstrommessung / RCM | Bewertet den gemessenen Differenzstrom, der durch Verbraucheranzahl und eingesetzte Technologie beeinflusst werden kann. |
| Fehlerstrommessung / FCM | Bezieht sich auf die Leitwerte des Netzes und wird im Beitrag als sensitiveres Verfahren beschrieben. |
| Praxisrelevanz | Die Methode unterstützt die Bewertung, wenn Ableitströme und Fehlerströme voneinander unterschieden werden müssen. |
Produktmanager Fabian Leppich (PQSys) über die FCM-Methode (Fehlerstrom messen) vs. RCM-Methode (Differenzstrom messen)
Der gemessene Differenzstrom ist abhängig von der Anzahl der Verbraucher und sagt zunächst wenig über die Qualität des Isolationszustandes aus, dementsprechend ist ein sensitiveres Verfahren wie die Fehlerstrommessung, die sich auf die Leitwerte des Netzes bezieht, sinnvoll!
Geräte zur Differenzstromüberwachung (RCM) werden vom VdS als Alternative zur Isolationsmessung seit Jahren anerkannt. Die Fragen, die sich dabei stellen, sind:
Auf welchen Differenzstrom soll die RCM eingestellt werden? Wie hoch sind die Ableitströme?
Wie unterscheidet man Ableitströme von Fehlerströmen?
FAQ - Häufige Fragen
Was ist Differenzstrommessung?
Differenzstrommessung bedeutet, dass die vektorielle Summe der Einzelströme der Phasen inklusive N-Leiter erfasst wird. Im idealen Isolationszustand ergibt diese Summe einen Differenzstrom von 0.
Wie entsteht Fehlerstrom?
Fehlerstrom kann unter anderem durch defekte Bauteile, Isolationsfehler an elektrischen Leitungen und Verbindungen oder Isolationsfehler an Geräten entstehen.
Ist Differenzstrom immer gleich Fehlerstrom?
Nein. Der gemessene Differenzstrom ist aus technischer Sicht nicht auf den reinen Fehlerstrom begrenzt. Auch Ableitströme parasitärer Kapazitäten oder Ableitströme von EMV-Filtern können den Messwert beeinflussen.
Welche Messgeräte eignen sich für die Differenzstromüberwachung?
Im Beitrag werden das fest installierte PQI-DE zur Differenzstromüberwachung und die PQ-Box Familie als mobile Differenzstrom-Messgeräte beschrieben.
Welche Vorteile bietet eine dauerhafte Differenzstromüberwachung?
Genannt werden unter anderem Störschreibung bei Auslösung, FFT zur Detektion von Differenzströmen, Daueraufzeichnung in verschiedenen Intervallklassen und Reporting in WinPQ lite.
Worin liegt der Unterschied zwischen RCM und FCM?
RCM bezieht sich im Beitrag auf die Differenzstrommessung. FCM wird als Fehlerstrommessung beschrieben, die sich auf die Leitwerte des Netzes bezieht und als sensitiveres Verfahren eingeordnet wird.
Warum kann die Interpretation von Differenzstrommessungen schwierig sein?
Die Interpretation kann schwierig sein, weil der gemessene Differenzstrom von der Anzahl der Verbraucher, der eingesetzten Technologie vor Ort und zusätzlichen Ableitströmen beeinflusst wird.
