Überspannungsschutz, Potentialausgleich nach DIN VDE 0100 – 410

Sicherheit für PV-Anlagen mit Fehlerstrom-Schutzschaltern

Dipl.-Ing. Jens Heining

Häufig ist die Rede davon, dass alle metallischen Bauteile auf ein gemeinsames Potential gelegt werden sollen.

So trivial diese Forderung auch klingen mag, so schwierig ist sie oft in der Praxis umzusetzen. Dies gilt auch für Photovoltaik bzw. PV-Anlagen.

Ein optimales Erdungssystem ist Voraussetzung für die einwandfreie Personenschutz-Funktion von Fehlerstrom-Schutzschaltern nach DIN VDE 0100 – 410. Hier leisten Überspannungsschutz-Module wertvolle Dienste für den Potentialausgleich.

Will man die Forderung nach einem gemeinsamen Potenzial umsetzen, stellen sich folgende Fragen:

• Was gehört in den Potentialausgleich?
• Können „bauliche“ Erder genutzt werden?
• Wo müssen PV-Anlagen geerdet werden?
• Kann ein Blitzschutz als Erdanschluss genutzt werden?
• Wie können die Funktionen Potentialausgleich und Überspannungsschutz geprüft werden?

Die DIN VDE 0100 Teil 200 hält eine Definition für den Potentialausgleich bereit. Demnach handelt es sich um eine elektrische Verbindung, die die Körper elektrischer Betriebsmittel sowie fremde leitfähige Teile auf gleiches oder annähernd gleiches Potential bringt. Bei PV-Anlagen müssen dann folgende Komponenten in den Potentialausgleich eingebunden werden:

• PV-Module mit Metallrahmen
• Metallische Modultragegestelle
• Metall-Kabeltrassen und Leitungsschutzrohre
• Wechselrichtergehäuse

Potentialunterschiede können gefährliche Funkenbildung, hohe Berührungsspannungen und Funktionsstörungen von Datensystemen zur Folge haben.

Potentialausgleich beginnt im Fundament
Der Fundamenterder wird im Bewährungsstahl der Bodenplatte eingelegt. Meist schaut dann eine einzige Anschlussfahne aus dem Beton heraus. An dieser Stelle wird die Haupterdungsschiene installiert. Ist der Hauptpotentialausgleich an einem zentralen Ort nahe des Hausanschlusskastens geplant, kann ein Potentialausgleich dort mit einfachen Installationen und kurzen Leitungslängen ausgeführt werden. Dabei muss sichergestellt sein, dass ein Fundamenterder auch den erforderlichen Erdübergangswiderstand von zwei bis zehn Ohm erreicht. In Neubauten wird die Bodenplatte häufig auf eine Sperrschicht und ein Vlies gelegt. Außerdem bekommen Kellergeschosse eine wasserdichte Bitumenverkleidung, die einen niedrigen Erdübergangswiderstand unmöglich macht. Das Gebäude steht dann isoliert zur Erde. Bei älteren Gebäuden sowie bei Scheunen und anderen landwirtschaftlich genutzten Bauten ist gar kein Fundamenterder vorhanden. Hier müssen zusätzliche Tiefen- oder Ringerder außerhalb des Gebäudes vorgesehen werden, Abb.2.

Tipp: Niedrige Erdübergangswiderstände für jede Erdungsanlage

• Erdübergangswiderstand < 2-10 Ohm
• Staberder bis 20 m Tiefe
• Bandeisenerder 15 m lang / 1 m tief

Der Erdwiderstand ist stark von der Bodenbeschaffenheit abhängig.