Arten von Erdungselektroden

Jun 20, 2023

Wenn der Stromverteiler keine Möglichkeit zur Erdung einer Installation bereitstellt oder wenn dies aus regulatorischen Gründen erforderlich ist, sollte eine Erdungselektrode installiert werden und die Installation sollte die Anforderungen von BS 7671 für ein TT-System erfüllen. Geeignete Arten von Erdungselektroden sind in der Vorschrift 542.2.2 von BS 7671 aufgeführt und dieser Artikel befasst sich mit einigen der anerkannten Arten.

Bei der Auswahl des geeigneten Elektrodentyps sollte der Anlagenplaner die Art und Zusammensetzung des Bodens, alle möglichen äußeren Einflüsse, einschließlich der Auswirkungen von Bodentrocknung oder -gefrieren (siehe Bestimmung 542.2.4), und das Risiko mechanischer Schäden berücksichtigen .

Der angetriebene Stab- oder Rohrerder wird oft bevorzugt, da er für viele, wenn nicht die meisten Erdungsanwendungen geeignet ist. Eine Reihe von Standardlängen von Stäben mit verschiedenen Durchmessern sind leicht erhältlich, darunter Stäbe aus Kupfer, kupferplattiertem Stahl (gebundener Stahlkern), Edelstahl oder verzinktem Stahl.

Aufgrund des spezifischen Widerstands des Bodens kann die Zuverlässigkeit der Verbindung des Stabes mit der Gesamtmasse der Erde von Ort zu Ort erheblich variieren. Um zu bestätigen, dass die Verbindung niedrig genug ist, um zuverlässig zu funktionieren, verlangt BS 7671, dass der Elektrodenwiderstand zur Erde (RA) gemessen und der Wert im entsprechenden Teil des Zertifikats oder Berichts aufgezeichnet wird (Vorschrift 643.7.2). Wenn ein gemessener Wert des Widerstands der Elektrode zur Erde (RA) nicht praktikabel ist, kann der gemessene Wert der externen Erdschlussschleifenimpedanz (Ze) als Näherungswert verwendet werden. Es ist zu beachten, dass ein Wert über 200 Ω möglicherweise keinen zuverlässigen Erdschlussschutz bietet (Anmerkung 2 von Tabelle 41.5 von BS 7671).

Zu den gängigen Methoden zur Reduzierung des Widerstandswerts einer Staberder gehören: Verlängerung der Elektrodenlänge oder Einbau zusätzlicher Stäbe. Abhängig vom spezifischen Bodenwiderstand kann es von Vorteil sein, einen Verlängerungsstab zu verwenden, um die Länge der Elektrode zu erhöhen. Aufgrund der Beschaffenheit des Untergrunds kann es jedoch an manchen Standorten nicht nur zeitaufwendig, sondern auch zeitaufwändig sein, die Erdelektrode über eine bestimmte Tiefe hinaus auszudehnen erfordern auch spezielle Ausrüstung. Darüber hinaus kann der Erdwiderstand nur geringfügig verringert werden, insbesondere wenn die tieferen Bodenschichten aus Materialien mit höheren Widerstandswerten bestehen.

Wenn genügend Platz vorhanden ist, kann die Installation zusätzlicher, parallel geschalteter Stangen sinnvoller sein. In diesem Fall dürfen sich die Widerstandsbereiche der Elektroden jedoch nicht überlappen. Im Allgemeinen wird dies dadurch erreicht, dass sichergestellt wird, dass die Stäbe einen Abstand haben, der nicht kleiner ist als ihre Eintreibtiefe, wie in Abb. 1 dargestellt. Bei parallel geschalteten Elektroden ist der kombinierte Widerstand aller Stäbe ungefähr proportional zum Kehrwert des Anzahl der verwendeten Stäbe (siehe Abschnitt 9.5.3 von BS 7430: 2011 + A1: 2015 Code of Practice for Protective Earthing of Electrical Installations). Wenn beispielsweise ein Stab einen gemessenen Erdungswiderstand von 300 Ω hat, sollte die Parallelschaltung von zwei weiteren Stäben den gesamten Erdwiderstandswert auf ungefähr 300/3 = 100 Ω reduzieren.

Vorschrift 542.2.5 von BS 7671 erlaubt, dass der Bleimantel oder eine andere Metallabdeckung eines Kabels als Erdungselektrode dient, vorausgesetzt, dass angemessene Vorkehrungen getroffen werden, um eine übermäßige Verschlechterung durch Korrosion zu verhindern, wie sie beispielsweise bei der Verwendung zweier unterschiedlicher Metalle auftreten kann Nähe. Der Mantel oder die Ummantelung muss einen wirksamen Kontakt mit der Erde haben, was nicht erreicht werden kann, wenn das Kabel einen Polymermantel hat. Die Zustimmung des Eigentümers des Kabels muss eingeholt werden, und es sollten Vorkehrungen getroffen werden, um sicherzustellen, dass der Eigentümer der Elektroinstallation über alle Änderungen am Kabel gewarnt wird, die sich auf dessen Widerstand auswirken könnten.

Als Alternative zur Installation von Erdungsstäben können stahlverstärkte Fundamente oder mit Beton ummantelte Stahlpfosten eines Gebäudes als Erdungsmittel verwendet werden, sofern geeignete Verbindungen zum Bauwerk hergestellt werden können. Die gesamte Elektrodenfläche, die durch die kombinierte unterirdische Metallkonstruktion eines großen Bauwerks gebildet wird, kann einen Gesamterdwiderstand liefern, der viel geringer ist als mit anderen Methoden erreichbar, und manchmal Werte unter 1 Ω erreicht. Es sollte jedoch sorgfältig geprüft werden, ob die Verwendung solcher Fundamentmetallteile als Erdungselektrode geeignet ist.

Korrosion der Metallteile und Risse im umgebenden Beton können auftreten, wenn kontinuierlich Gleichstrom-Erdströme fließen, beispielsweise wenn die Metallteile des Fundaments nicht mit anderen vergrabenen Metallteilen kompatibel sind (siehe Abschnitt 9.5.8.6 von BS 7430).

Informationen zu Berechnungs- und Messmethoden zur Bestimmung des Erdwiderstands einer Fundamentanordnung oder der Anzahl solcher Anordnungen finden Sie in BS 7430: 2011 + A1: 2015.

Metallrohre, die zur Zufuhr von Gas oder brennbaren Flüssigkeiten verwendet werden, sollten jedoch nicht als Erdungselektrode verwendet werden (Vorschrift 542.2.6).

Anleitungen zum Testen von Erdungselektroden finden Sie in den Veröffentlichungen von NICIEC und ELECSA; Inspektion, Prüfung und Zertifizierung.