IT-System

IT-System

Das IT-System (frz. Isolé Terre) ist eine bestimmte Realisierungsart eines Niederspannungsnetzes zur elektrischen Stromversorgung in der Elektrotechnik mit erhöhter Ausfallsicherheit bei Erdschlussfehlern.

Inhaltsverzeichnis

Allgemeines

IT-System ohne Neutralleiter

Die leitfähigen Gehäuse der Betriebsmittel sind in einem IT-System wie in einem TT-System oder TN-System geerdet, der Sternpunkt des einspeisenden Transformators jedoch nicht.

Ein erster Isolationsfehler zwischen einem Außenleiter und der Erde stellt eine Erdung dieses Leiters dar. Es besteht dann weiterhin weder eine gefährliche Berührungsspannung zwischen leitfähigen Gehäusen und der Erde, noch ein über die Erde geschlossener Stromkreis zum Transformator. Jedoch wird durch die dadurch entstehende Spannungsüberhöhung der beiden "gesunden" Phasen deren Isolation stark beansprucht. Der Fehler sollte deshalb rasch behoben werden.

Zum Erkennen eines solchen Isolationsfehlers dienen Isolationsüberwachungsgeräte (umgangssprachlich auch „Iso-Wächter“ oder "ISOMETER" genannt), die permanent den Widerstand der Außenleiter und des Neutralleiters gegen Erde messen und einen Isolationsfehler umgehend melden, sodass nicht notrelevante Aggregate kontrolliert abgeschaltet werden können. Ein weiterer Erdschluss einer der beiden anderen Phasen stellt jedoch einen gefährlichen Kurzschluss dar, welcher durch die Überwachungseinrichtungen sofort abgeschaltet wird. Somit ist ein IT-System einfehlersicher und in seiner Ausfallsicherheit wesentlich erhöht. (Dies ist der Grund des Einsatzes des IT-Systems.)

Man setzt diese Netzart zum Beispiel in Mittelspannungsnetzen der Eigenbedarfskraftwerksversorgung und in Operationssälen von Krankenhäusern ein. Triebfahrzeuge der Deutsche Bahn AG arbeiten ebenfalls mit einem IT-System, damit die Zugfahrt bei einem Isolationsfehler noch beendet werden kann.

Eine weitere Anwendung stellt die Energieversorgung in explosionsgefährdeten Bereichen, beispielsweise dem untertägigen Steinkohlenbergbau dar. Hier werden "beginnende" Erdschlüsse angezeigt, in Abhängigkeit vom Widerstandswert dann jedoch abgeschaltet, bevor ein zweiter Erdschluss zum Kurzschluss und somit zur Bildung eines Lichtbogens führen würde.

Grenzen des IT-Netzes

Zunächst einmal würde man davon ausgehen, dass durch die Isolation des Sternpunktes selbst im 1. Fehlerfall die betroffene Person nicht von einem Strom durchflossen wird, ein 1. Fehler also absolut ungefährlich ist. Bei genauerer Betrachtung fällt jedoch auf, dass sehr wohl ein Stromfluss zustande kommt. Berührt die Person nämlich z. B. Außenleiter L1, dann stellt sie einen Widerstand von mindestens 1 kΩ zur Erde her. Gleichzeitig stellen aber die Außenleiter L2 und L3 auch kleine Kapazitäten zur Erde dar. Somit hat man einen geschlossenen Stromkreis von L1, über die Person, über die Erde, zurück über die Kapazität der Erde zu L2 und L3. Je größer die Kapazität von L2 und L3 zur Erde ist, desto größer wird auch der Strom; in diesem Fall heißt dies: Je länger die Leitung wird, desto größer auch die Kapazität und damit der Stromfluss. Genau hier liegt die Grenze des IT-Netzes: ist die Netzgröße sehr klein, dann sind auch die Kapazitäten der Außenleiter zur Erde so klein, dass ein 1. Fehler gefahrlos ist. Würde man das Netz aber ausdehnen (mehrere hundert Meter), dann kann die Kapazität der Außenleiter zur Erde so groß werden, dass die Ströme in gefährlichen Größenordnungen auftreten können.

Normen

  • DIN VDE DIN VDE 0100-100 (VDE 0100-100):2009-06, "Errichten von Niederspannungsanlagen - Teil 1: Allgemeine Grundsätze, Bestimmungen allgemeiner Merkmale, Begriffe", Anhang A.3 und Anhang A.6
  • DIN VDE DIN VDE 0100-410 (VDE 0100-410):2007-06, "Errichten von Niederspannungsanlagen - Teil 410:Errichten von Niederspannungsanlagen -Teil 4-41: Schutzmaßnahmen -Schutz gegen elektrischen Schlag", Abschnitt 411.6
  • DIN EN DIN EN 61557-8 (VDE 0413-8):2007-12, "Elektrische Sicherheit in Niederspannungsnetzen bis AC 1000 V und DC 1500 V -Geräte zum Prüfen, Messen oder Überwachen von Schutzmaßnahmen -Teil 8: Isolationsüberwachungsgeräte für IT-Systeme"
  • DIN EN DIN EN 61557-9 (VDE 0413-9):2009-11,"Elektrische Sicherheit in Niederspannungsnetzen bis AC 1000 V und DC 1500 V -Geräte zum Prüfen, Messen oder Überwachen von Schutzmaßnahmen -Teil 9: Einrichtungen zur Isolationsfehlersuche in IT-Systemen"
  • IEC 60364-3:1993-03, Abschnitt 312.2 ((zurückgezogen))
  • IEC 60364-3:1993-03, Änderung 1:1994-02 ((zurückgezogen))
  • IEC 60364-1 Ed 5.0:2005-11, "Low-voltage electrical installations - Part 1: Fundamental principles, assessment of general characteristics, definitions". Figures 31G1, 31G2, 31M
  • IEC 60364-4-41 Ed 5.0:2005-12, "Low-voltage electrical installations - Part 4-41: Protection for safety - Protection against electric shock", Abschnitt 411.6
  • IEC 60364-7-717 Ed 2.0:2009-07,"Low-voltage electrical installations - Part 7-717: Requirements for special installations or locations - Mobile or transportable units", Abschnitt 717.411.6.
  • IEC 61557-8, Ed 2.0:2007-01, "Electrical safety in low voltage distribution systems up to 1 000 V a.c. and 1 500 V d.c. - Equipment for testing, measuring or monitoring of protective measures - Part 8: Insulation monitoring devices for IT systems"
  • IEC 61557-9, Ed 2.0:2009-01, "Electrical safety in low voltage distribution systems up to 1000 V a.c. and 1500 V d.c. - Equipment for testing, measuring or monitoring of protective measures - Part 9: Equipment for insulation fault location in IT systems"

Literatur

  • Günter Springer: Fachkunde Elektrotechnik. 18. Auflage. Verlag Europa-Lehrmittel, Wuppertal 1989, ISBN 3-8085-3018-9.
  • Gerhard Kiefer: VDE 0100 und die Praxis. 13. Auflage. VDE-Verlag GmbH, Berlin/Offenbach 2009, ISBN 978-3-8007-3130-5.
  • Wolfgang Hofheinz: "Schutztechnik mit Isolationsüberwachung". 2. Auflage, VDE-Schriftenreihe 114 Normen verständlich,VDE-Verlag GmbH Berlin/Offenbach, ISBN: 978-380073026-1.
  • Werner Hörmann, Bernd Schröder: Schutz gegen elektrischen Schlag in Niederspannungsanlagen – Kommentar der DIN VDE 0100-410 (VDE 0100-410):2007-06. VDE-Schriftenreihe Band 140, VDE-Verlag, Berlin 2010, ISBN 978-3-8007-3190-9.

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