Jeder Betreiber von elektrischen Anlagen ist dafür verantwortlich, den ordnungsgemäßen Zustand für den sicheren Betrieb zu gewährleisten. Im Rahmen von gewerblichen Handlungen sind die Unternehmer vom Gesetzgeber dazu verpflichtet durch geeignete Maßnahmen beispielsweise durch die Übertragung von Verantwortungen an eine Elektrofachkraft sicherzustellen, dass keine Gefährdung durch das Einwirken elektrischer und physikalischer Größen entsteht.
Bei der Errichtung, Instandsetzung, Änderung oder Prüfung elektrischer Anlagen sind eine Reihe von unterschiedlichen Spannungsprüfungen erforderlich.
Eine elektrische Spannung ist die Differenz zweier Energiepotenziale, welche zwischen zwei Prüfpunkten, parallel zu einer Quellspannung herrscht. Als physikalische Größe, dargestellt mit dem Formelzeichen U, gibt diese die zum Zeitpunkt der Messung herrschende Potentialdifferenz in der SI-Einheit Volt an. Der Messaufbau kann wie in dem folgenden Bild betrachtet werden:
Welche Arten gibt es, um eine Spannung zu prüfen?
1. Berührungslos (DIN VDE 0411-1)
Ein Leitungstest kann durch einen Spannungsprüfer, meist in Stiftform berührungslos und auf geringe Distanzen durchgeführt werden. Dabei wird das Vorhandensein einer elektrische Feldstärke geprüft. Geeignet sind diese Geräte für Stromkreise mit Wechselspannung. Die elektrische Feldstärke wird ab einem bestimmten Punkt, bei Verringerung der Distanz zu einen Stromführenden Leiter kapazitiv erfasst. Über optische oder akustische Signale wird das Vorhandensein einer Spannung signalisiert.
2. Einpolig (DIN VDE 0680-6)
Der Test ist ausschließlich im Trockenbereich zulässig und wird durch einen Phasenprüfer, oft in Form eines Schraubendrehers eingesetzt, durchgeführt. Sie sind ausgestattet mit einer Messspitze und einer Kontaktfläche zur Berührung. Wenn mit der Messspitze eine Phase und die Kontaktfläche mit dem Körper berührt werden, fließt über einen hochohmigen Widerstand ein Strom < 0,5 mA. Dieser genügt, um die eingebaute Glimmlampe aufleuchten zu lassen. Dies funktioniert allerdings ausschließlich an den Phasen. Am Neutralleiter und am Potential Erde funktioniert dies nicht, da die Energie dort nicht anliegt, sondern über diese Leiter abgeführt wird. Das bedeutet, dass diese Leiter auch ohne Anzeige eines Phasenprüfers Spannungen führen können. Aus dem Grund wird der Phasenprüfer umgangssprachlich oft auch als Lügenstift bezeichnet. Viele zweipolige Spannungsprüfer besitzen eine vergleichbare Funktion womit die Spannung einpolig getestet werden kann.
3. Zweipolig (DIN VDE 0682-401)
Beim zweipoligen Spannungsprüfer wird nicht mehr ausschließlich das Anliegen einer Spannung überprüft, sondern darüber hinaus durch das Ermitteln der momentanen Potentialdifferenz über den zweiten Pol ein Messwert gebildet. Dieser wird unter anderem über eine optische Anzeige in Form von Glimmlampen, LEDs und weitere, in definierter Teilung skaliert und im Anschluss analog oder digital angezeigt. Weit verbreitet sind heute Geräte, die denen Messwerte beispielsweise über ein LCD-Display, oder über eine digitale Schnittstelle an weiterverarbeitende Geräte ausgeben. Zu den Bekanntesten gehören der Duspol und das Multimeter.
4. Mehrpolig (DIN VDE 0413-7)
Ein mehrpoligen Spannungsprüfer, beispielsweise ein VDE-Messgerät, kann man von der Grundfunktion her mit dem zweipoligen Spannungsprüfer vergleichen.
Der Unterschied liegt darin, dass mehrere Spannungen in einer Messung ermittelt werden können. Die daraus entstehenden Prüfprogramme werden beispielsweise zur Ermittlung der Phasen und des Drehfeldes eingesetzt.
Welche Anforderungen müssen Geräte zur Spannungsprüfung erfüllen?
Die Berührungssicherheit für die jeweilige Anwendung, wird durch eine Eingruppierung in Messkategorien sichergestellt. Jede Spannungsprüfung unterliegt einer dieser vier Kategorien. Mit steigendem Gefährdungsgrad wird eine fehlersichere Bedienung beispielsweise durch eine Zweihandbedienung, umgangssprachlich auch Totmannschaltung genannt, realisiert. Anwendungsbereiche und Beispiele finden Sie in folgender Tabelle:
| Überspannungskategorie | Anwendungsbereich | Beispiel |
|---|---|---|
| CAT IV | Drei Phasen-Energieversorgung Kurzschlussstrom von > 50 kA
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Bezieht sich auf den „Ursprung der Installation“; das heißt. die Stelle an der Niederspannungsanlage an die Zuleitung des Energieversorgers angeschlossen ist · Energiezähler, primäre Überstrom-Schutzvorrichtungen · Im Freien und bei der Zuführung von Versorgungskabeln, bei Versorgungsleitungen von Mast zum Gebäude, Verbindung zwischen Messgerät und Schalttafel · Freileitungen zu einzelnen Gebäuden, Erdkabel zu Wasserpumpen
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| CAT III | Drei-Phasen-Energieverteilung Kurzschlussstrom von 10 kA bis 50 kA
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· Geräte in ortsfesten Anlagen, beispielsweise Schaltanlagen und mehrphasige Motoren · Sammelschienen und Speisekabel in Industrieanlagen · Speisekabel und kurze Zuleitungen, Geräte in Unterverteilungen · Beleuchtungsanlagen in größeren Gebäuden · Steckdosen für große Lasten mit kurzen Leitungen zur Zuführung der Versorgungsenergie |
| CAT II | Ein- & Drei-Phasen- Energielasten Kurzschlussstrom von < 10 kA
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· Haushaltsgeräte, transportable Werkzeuge und ähnliche Verbraucher · Steckdosen und lange Abzweigleitungen |
CAT I (auch Geräte ohne Einstufung)
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Netzunabhängige Stromkreise | · Geschützte elektronische Geräte · Geräte, die an (Quell-)Stromkreise angeschlossen werden, in denen Vorkehrungen getroffen wurden, um transiente Überspannungen auf einen entsprechend niedrigen Wert zu begrenzen - Telekommunikationsstromkreise - Durch Batterien oder Akkus gespeiste Stromkreise - Generator gespeiste Hilfsstromkreise und weitere · Hochspannungsquellen mit geringer Energie, die von einem Transformator mit hoher Wicklungszahl abgeleitet wurden, zum Beispiel aus dem Hochspannungsteil eines Kopierers |
Überspannungskategorien gemäß IEC/EN 61010 gelten für Niederspannungsmessgeräte (< 1000 V)
Die Messgeräte ab der CAT II haben zusätzlich zu der werksseitigen Kalibrierung die Möglichkeit, bei einer zugelassenen Prüfungsstelle ein Zertifikat über die Kalibrierung zu erhalten. Um bei einer langen Lebensdauer die größtmögliche Präzision zu gewährleisten, bieten Institute, wie die Deutsche Akkreditierungsstelle GmbH DakkS oder die International Standardisation Organisation ISO zertifizierte Prüfungen an.
In den folgenden Schritten wird bei der Messung mit einem geeigneten Messgerät der CAT III vorgegangen:
1. Die 5 Sicherheitsregeln beachten!
2. Messbereich anhand der zu erwartenden Spannungshöhe und Spannungsart wählen.
3. Bei unbekannter Spannung mit der Messung im höchst einstellbaren Bereich starten.
4. Bei Gleichspannung wird das höhere Potential an Plus (+) angeschlossen, bei Wechselspannung Phase
5. Die Spannung wird gegen ein geringeres Potential Minus (-) bei Wechselspannung am Schutzleiter gegen das Potential Erde gemessen.
6. Die Spannung wird parallel zu dem zu prüfenden Spannungserzeuger oder Verbraucher abgegriffen, gemessen und auf der LCD-Anzeige dargestellt.