Kurzschlussstrom & Schleifenimpedanz

Messung und Anzeige von Kurzschlussstrom und Schleifenimpedanz (resp. Netzinnenwiderstand) erfolgen immer gemeinsam. Beide Werte hängen fest miteinander zusammen und ergeben sich durch den Widerstand (resp. die Impedanz) der Leitungen am Messpunkt und der anliegenden Spannung. Es werden 2 Messungen unterschieden:

  • Kurzschlussstrom am Anfang der Leitung (an der "Quelle" z.B. HAK)
  • Kurzschlussstrom am Ende der Leitung (z.B. an der entferntesten Steckdose)

Grundlagen

In der Praxis kann ein Strom, der sich bei einem Kurzschluss einstellen würde, nicht direkt gemessen werden. Daher messen die Installationstester den Widerstand, resp. die Impedanz des Netzes.

Bei einem Kurzschluss fliesst der Strom von der Quelle (z.B. der Trafostation) über die Leitung ins Gebäude zum Verteiler und zur Steckdose (ans "Ende" der Leitung). Durch die kurzgeschlossene Fehlerstelle fliesst der Strom über Schutzleiter und weitere parallele Erdungen, Neutralleiter/PEN wieder zurück zur Quelle.
Der Strom wird massgeblich von der Impedanz dieses langen Wegs beeinflusst. Da dieses komplexe Leitungsnetzwerk nicht mit einer einfachen Widerstandsmessung geprüft werden kann, wird ein anderes Messprinzip angewandt: das Prinzip des Spannungsabfalls.

Der Spannungsabfall über einer Leitung ergibt sich durch die Höhe des Stromes und den Widerstand der Leitung (und der Quelle). Ein Messgerät führt nun mehrere Messungen nacheinander durch:
  • Messung der Spannung in unbelastetem Zustand (z.B. 230V)
  • Belastung des Stromkreises mit einem definierten Strom (z.B. 5A)
  • Messung der Spannung in belastetem Zustand (z.B. 227V)
  • Berechnung des Spannungsabfalls (230V - 227V = 3V)
  • Berechnung des Kurzschlussstromes.
Ein Strom von 5A bewirkt einen Spannungsabfall von 3V. Somit lässt sich der Strom berechnen, der einen Spannungsabfall von 230V (Kurzschluss) bewirken würde (383A).

Leider ist diese Messung fehlerbehaftet, da für ein genaues Ergebnis der Prüfstrom möglichst hoch sein muss (was z.B. Impedantester können) und das Netz während den Messungen stabil sein muss. Netzschwankungen (anlaufende Maschinen, durchfahrende Züge etc.) verfälschen das Ergebnis.

Zudem können gewisse Effekte prinzipbedingt nicht mitgemessen werden: so erwärmt sich eine Leitung bei einem tatsächlichen Kurzschluss viel stärker, als bei einem Prüfstrom von "nur" 5 Ampère, was wiederum eine Veränderung (Erhöhung) des Widerstandes der Leitung bewirkt. Daher wird der minimale Kurzschlussstrom (am Ende der Leitung) zusätzlich mit einem Sicherheitsfaktor von 0.66 multipliziert.

Weitere Fehler können durch falsche Handhabung des Messgerätes entstehen: der Widerstand der Messleitungen und der Übergangswiderstand der Kontaktstelle gehen mit in die Messung ein. Daher müssen die Messleitungen kompensiert sein (Nullabgleich) und auf eine gute Kontaktierung an der Messstelle geachtet werden.

Zweck

Kontrolle ob der zugehörige Überstromunterbrecher
  • beim minimalen Kurzschlussstrom schnell genug auslöst (Abschaltzeit)
  • den maximalen Kurzschlussstrom abzuschalten vermag (Dimensionierung)


Messgeräte

Gute Messgeräte zeichnen sich durch nachfolgende Funktionen aus:
  • Messung mit einem hohen Prüfstrom
  • Anzeige von Sicherungstabellen (welche Sicherung für den gemessenen Kurzschlussstrom geeignet ist)
  • 4-Leitermessung für automatischen Nullabgleich der Messleitungen


Grenzwerte Abschaltzeiten

  • Endstromkreise <32A (230/400V): maximal 0.4s (400ms)
  • Übrige Installationen: maximal 5s

Die Abschaltzeiten sind gemäss Kennlinie des Überstromunterbrechers zu bewerten.
Als Faustregel muss für 0.4s Abschaltzeit folgender minimaler Kurzschlussstrom erreicht werden:
  • NHS: 8x Nennstrom
  • LS Typ B: 5x Nennstrom
  • LS Typ C: 10x Nennstrom
Der Sicherheitsfaktor ist zu beachten.


Vorgehen

  • Sicherheitsvorschriften für Arbeiten unter Spannung befolgen!
  • Messleitung kompensieren: Messspitzen kurzschliessen und Nullabgleich starten.
  • Messung zwischen L und PE am "Ende jedes Stromkreises" > minmaler Kurzschlussstrom
  • Für die Bewertung muss der minimale Kurzschlussstrom mit dem Faktor 0.66 multipliziert werden.
  • Im Sicherheitsnachweis SiNa und Messprotokoll werden die gemessenen minimale Kurzschlussströme (ohne Faktor) vermerkt.
  • In Stromkreisen mit RCD ist diese Messung nicht vorgesehen. Stattdessen wird der RCD geprüft (der RCD würde bei dieser Messung auslösen).


Praxis Tipp

  • Gute, hochwertige Messkabel und Prüfspitzen verwenden.
  • Auf gute Kontaktierung achten.


Für die Messung grosser Kurzschlussströme (>3kA) sind die klassischen Installationstester nicht mehr geeignet. Hier sind spezielle Impedanztester erforderlich.

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