IT-System

Isolationswiderstände prüfen, messen und überwachen

Isolationswiderstand: Prüfen - messen - überwachen

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 Lebenszyklus

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

  • der Art der Anlage oder Betriebsmittel
  • den Einsatzbedingungen
  • der Art der Nutzung.

Dabei ist das Sicherheitsrisiko und das Schutzziel zu beachten.

Isolationsmessung/-überwachung im Lebenszyklus einer elektrischen Anlage/Betriebsmittel

Abschnitt im Lebenszyklus(Hoch-) SpannungsprüfungIsolationsmessungIsolationswiderstandFehlerstrom
Anlage nicht in BetriebAnlage in Betrieb
IT-System IMDTN-/ TT-System
RCDRCM
Planung/ Errichtung-- Einplanen/ Installieren 
InbetriebnahmeXXEinstellen/ PrüfenPrüfenEinstellen/ Prüfen
Betrieb--MeldenAbschaltenMelden
InstandhaltungX)*XMeldenAbschaltenMelden
ReparaturX)*XMeldenAbschaltenMelden
GesamtmodifikationX)*XÜberprüfen/ Einplanen
NachrüstungX)*XÜberprüfen/ Einplanen
Außerbetriebnahme-----

X )* Soweit normativ erforderlich

(Hoch-) Spannungsprüfung

Um ein Versagen einer Isolierung zu vermeiden ist es erforderlich, diese auf die zu erwartenden Beanspruchungen auszurichten. Die notwendige Isolationskoordination hängt von der Beanspruchung der Luft- und Kriechstrecken durch Betriebsspannungen, Überspannungen und Verschmutzung durch Staub und Feuchtigkeit ab.

Um die erforderlichen Isolationsabstände zu prüfen, wird bei neuen Geräten und Anlagen eine Hochspannungsprüfung durchgeführt, die im Gegensatz zur Isolationsmessung somit eine Spannungsfestigkeitsprüfung darstellt. Diese Prüfung erfolgt im Rahmen einer Typ- oder Stückprüfung.

Die Prüfspannung wird zwischen dem kurzgeschlossenen Hauptstromkreis (Phase und Neutralleiter) und dem Schutzleiter angelegt. In manchen Fällen ist zudem eine weitere Prüfung zwischen Haupt- und Nebenstromkreis durchzuführen. Die Prüfspannung ist je nach Norm und Schutzklasse verschieden definiert und kann zwischen 1000 V AC bis 6000 V DC liegen.

Während der Prüfung darf kein Überschlag oder Durchschlag auftreten. Die Prüfspannung muss dabei dem zweifachen Wert der Bemessungsspannung oder 1000 V betragen (50/60 Hz). Die Prüfdauer beträgt ca. 1 s und die Anforderungen sind erfüllt, wenn kein Lichtbogendurchschlag erfolgt.

Isolationsmessung: Vor Inbetriebnahme

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.

Tabelle 2:

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 500V1000≥1,0

*Sicherheitskleinspannung **Schutzkleinspannung ***Funktionskleinspannung

Isolationsüberwachung: Im Betrieb

Geerdete Stromversorgungen (TN-/TT-Systeme)

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

Ungeerdete Stromversorgungen (IT-Systeme)

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 in der Downloadversion dieses Artikels oder hier.

Ansprechwert Isolationsüberwachungsgerät

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. Eine Liste der normativ geforderten Werte finden Sie in der Downloadversion dieses Artikels.

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.

Isolationsüberwachung: Für abgeschaltete Verbraucher

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.

Isolationsmessung: Bei Wiederholungsprüfungen von elektrischen Anlagen

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.

Tabelle 3:

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

Isolationsmessung von elektrischen Betriebsmitteln und medizinisch-elektrischen Geräten

Elektrische Betriebsmittel müssen in regelmäßigen Abständen auf ihren ordnungsgemäßen Zustand geprüft werden. Die Prüfung für elektrische Betriebsmittel ist in der DIN VDE 0701-0702 (VDE 0701-0702):2008-06 beschrieben, während medizinisch-elektrische Geräte nach DIN EN 62353 (VDE 0751-1):2008-08 zu prüfen sind.

In diesen Normen ist die Isolationsmessung ein Bestandteil der Prüfung. Der Isolationswiderstand ist zwischen den aktiven Teilen und dem jeweiligen berührbaren leitfähigen Teil zu messen, bei eingeschaltetem Gerät durchzuführen und die Grenzwerte einzuhalten. Die Grenzwerte finden Sie in der Downloadversion dieses Artikels.


Bei medizinisch-elektrischen Geräten gilt ebenfalls die Forderung, dass die Schalter der Netzteiles eingeschaltet sein sollten. Die Messspannung ist mit DC 500 V festgelegt.

Die Messung erfolgt zwischen

  • Netzteil und (nicht geerdeten) berührbaren, leitfähigen Teilen (Schutzklasse I / II)
  • Netzteil und allen Patientenanschlüssen der Anwendungsteile
  • allen Patientenanschlüssen der Anwendungsteile Typ F und Schutzerde (Schutzklasse I)
  • allen Patientenanschlüssen der Anwendungsteile Typ F und (nicht geerdeten) berührbaren, leitfähigen Teilen (Schutzklasse II).

 

Da DIN EN 62353 (VDE 0751-1):2008-08 keinen Grenzwert enthält, wird auf die Grenzwerte der Vorgängernorm VDE 0751-1 zurückgegriffen:

  • Geräte der Schutzklasse I ≥ 2 MΩ
  • Geräte der Schutzklasse II ≥ 7 MΩ
  • Anwendungsteile Typ CF ≥ 70 MΩ

Weitere Informationen, Details und Inhalte können Sie in der Downloadversion dieses Artikels nachlesen.

Downloads

TypNameGrößeSpracheZeitstempelD-/B-Nummer
Flyer Wiederkehrende Prüfung nach DGUV Vorschrift 3 (BGV A3) 235.6 KB DE10.09.2020 05:02:42
Fachartikel Fachbeitrag: Erst- und Wiederholungsprüfung von IT-Systemen (ungeerdeten Stromversorgungen) 625.1 KB DE13.05.2019 10:29:21
Fachartikel Fachbeitrag: Sicherheit selbst bei Isolationsfehlern 402.9 KB DE13.05.2019 10:29:22
Fachartikel Fachbeitrag: IT-Systeme – Herzstück einer zuverlässigen Stromversorgung 2.5 MB DE13.05.2019 10:29:22
Fachartikel Fachbeitrag: Warum das IT-System häufig die beste Wahl ist (Schaltschrankbau) 317.3 KB DE13.05.2019 10:29:22
Fachartikel Fachbeitrag: Vorhang auf für das IT-System 272.8 KB DE13.05.2019 10:29:21
Fachartikel Praxisbericht: Isolationsüberwachung im Klärwerk 239.7 KB DE13.05.2019 10:29:21
Fachartikel Praxisbericht: Isolationsüberwachung im Museum 343.2 KB DE13.05.2019 10:29:22
Fachartikel Praxisbericht: Isolationsüberwachung im Flughafen 278.8 KB DE13.05.2019 10:29:21
Fachartikel Praxisbericht: Isolationsüberwachung im PV-Kraftwerk 447.2 KB DE13.05.2019 10:29:22

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