Erdschluss

Erdschluss

Erdschluss ist ein Begriff aus der Elektrotechnik und besagt, dass ein elektrischer Leiter eine nicht beabsichtigte elektrisch leitfähige Verbindung zum Erdpotential bekommen hat. Dies stellt in aller Regel eine Störung dar. Je nachdem, wie hoch die Leitfähigkeit dieser Verbindung ist, kann es sich zusätzlich um einen Kurzschluss handeln, wenn der Stromkreis an anderer Stelle regulär geerdet ist.

Erdschluss in der Energietechnik

Storchennest auf einem Masten für Mittelspannung als mögliche Ursache für einen Erdschluss

Im Bereich der elektrischen Energietechnik stellt ein Erdschluss eine Störung mit hohem Gefährdungspotential dar.

Er bezeichnet einen Fehlerfall, bei dem ein Außenleiter Kontakt zur Erde hat. In einem Netz mit geerdetem Sternpunkt entspricht ein Erdschluss einem Erd-Kurzschluss, was unter Umständen zur Abschaltung des einpoligen Fehlers durch ein Netzschutzgerät, Schmelzsicherung oder Sicherungsautomat (je nach Spannungsebene) führen kann.

Ein Mittelspannungs- oder Hochspannungsnetz mit isoliertem oder mit einer Erdschlusskompensation ausgestatteten Sternpunkt kann bei einem Erdschluss weiter betrieben werden. In diesen Netzen erfolgt keine automatische Abschaltung durch ein Netzschutzgerät. Allerdings muss durch das Personal des Anlagenbetreibers sofort mit der Fehlersuche begonnen werden (VDE 0105). Mittelspannungsnetze dürfen bis zu einem Zeitrahmen von 30 Minuten bis 4 Stunden mit Erdschlussfehler betrieben werden - bei länger andauernden Defekt kann es unter anderem zu thermischen Überlastungen im Bereich der Erdschlusslöschspule kommen.

Beim Betrieb im Erdschlussfall treten folgende Probleme auf:

  1. An der Fehlerstelle fließen je nach Leistung des Netzes ohne Erdschlusskompensation und bei geerdeten Sternpunkt hohe Ströme. Dadurch können an der Fehlerstelle kurzzeitig sehr hohe Schrittspannungen auftreten.
  2. Wegen der extremen Hitzeentwicklung sind Lichtbogenfehler besonders gefährlich, welche sowohl als Kurzschluss zwischen Außenleiter als auch als Erdschluss auftreten können. Um den vergleichsweise häufiger auftretenden Erdschluss mit Lichtbogenentwicklung in Mittel- bzw. Hochspannungsnetzen bis zu 220 kV entgegenzuwirken, wird unter anderem mittels Erdschlusskompensation der Strom an der Fehlerstelle minimiert und so der Lichtbogen an der Fehlerstelle ohne Betriebsunterbrechung gelöscht.
  3. Durch den Schluss des Außenleiters gegen Erde nimmt die Erde das Potential des Außenleiters an. Das heißt auch, dass die Spannung der intakten Außenleiter gegen Erde der Spannung Außenleiter gegen Außenleiter entspricht. In Dreiphasennetzen wird die Außenleiterspannung um den Faktor \sqrt{3} angehoben, wodurch die Isolation der Betriebsmittel viel stärker beansprucht werden. Bei höheren Spannungen (z. B. bei 400-kV-Netzen) wird wegen dieser Spannungsüberhöhung von der Erdschlusskompensation abgesehen. Die Leitung wird in diesem Fall unmittelbar abgeschalten und bei Freileitungen mittels automatischer Wiedereinschaltung nach kurzer Zeit wieder in Betrieb genommen da durch den kurzzeitig auftretenden Störlichtbogen die Fehlerursache häufig beseitigt wird (z. B. ein Ast eines Baumes, der die Leitung berührt, verbrennt).

Literatur

  • Fachkunde Elektrotechnik. 25. Auflage. Verlag Europa–Lehrmittel, 2006, ISBN 978-3-8085-3159-4 (Kapitel 11.3).

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