Schutzleiterstrom, Differenzstrom und Berührungsstrom unterscheiden: passendes Messverfahren bei Geräteprüfungen wählen

→ Produktkategorie: Elektrische Mess- und Prüfgeräte

 

Ein elektrisches Gerät wird im Rahmen einer Wiederholungsprüfung getestet.

Der Schutzleiterwiderstand ist unauffällig und auch die Sichtprüfung ergibt keinen Mangel.

Beim nächsten Prüfschritt stellt sich jedoch die Frage:

Schutzleiterstrom, Differenzstrom oder Berührungsstrom?

Alle drei Messgrößen haben mit unerwünschten beziehungsweise konstruktiv bedingten Strömen außerhalb des eigentlichen Nutzstromkreises zu tun.

Sie beschreiben jedoch nicht dasselbe.

Ein falsches Messverfahren kann deshalb zu:

• nicht vergleichbaren Messwerten,
• falscher Beurteilung eines Prüflings,
• übersehenen Ableitpfaden,
• unnötiger Fehlersuche

führen.

Besonders wichtig ist die Unterscheidung zwischen:

Schutzleiterstrom

Differenzstrom

Berührungsstrom

Der Schutzleiterstrom beschreibt den Strom, der während des Betriebes über den Schutzleiter fließt.

Der Differenzstrom wird dagegen aus der Strombilanz der aktiven Leiter bestimmt.

Der Berührungsstrom betrachtet einen anderen möglichen Strompfad:

berührbares leitfähiges Teil → menschlicher Körper beziehungsweise Messnetzwerk → Erde

Das passende Messverfahren wird deshalb nicht allein nach dem vorhandenen Prüfgerät ausgewählt, sondern nach Schutzklasse, Geräteaufbau, möglichen Ableitpfaden, Betriebszustand und der für den Prüfling anzuwendenden Prüfvorschrift.

Elektrische Prüfgeräte finden Sie bei ICS Schneider unter Elektrische Mess- und Prüfgeräte. Geräte für die Prüfung elektrischer Betriebsmittel finden Sie außerdem unter VDE Prüfgeräte.

Warum überhaupt Ableitströme entstehen

Bei einem idealisierten elektrischen Verbraucher würde der gesamte Strom über die vorgesehenen aktiven Leiter fließen.

Bei einem einphasigen Gerät beispielsweise:

L → Verbraucher → N

In realen elektrischen Geräten existieren jedoch zusätzliche Strompfade.

Diese können entstehen durch:

• Kapazitäten zwischen aktiven Leitern und Gehäuse,
• EMV-Filter,
• Entstörkondensatoren,
• Leitungskapazitäten,
• Transformatoren,
• Schaltnetzteile,
• Feuchtigkeit,
• Verschmutzung,
• beschädigte Isolation.

Nicht jeder Ableitstrom bedeutet einen Defekt

Ein entscheidender Punkt:

Ein messbarer Ableitstrom ist nicht automatisch ein Isolationsfehler.

Bei elektronischen Geräten können beispielsweise EMV-Filter konstruktiv Ströme gegen:

PE

beziehungsweise gegen ein Bezugspotential führen.

Entscheidend ist deshalb:

• welcher Strompfad vorliegt,
• wie hoch der Strom ist,
• welches Messverfahren angewendet wurde,
• welche Grenzwerte beziehungsweise Herstelleranforderungen für den Prüfling gelten.

Aktueller Normenrahmen für Geräteprüfungen

Die früher häufig gemeinsam genannte:

DIN VDE 0701-0702

wurde inzwischen in zwei Anwendungsbereiche aufgeteilt.

Prüfung nach Reparatur

Für die allgemeine Überprüfung der Wirksamkeit von Schutzmaßnahmen elektrischer Geräte nach einer Reparatur ist:

DIN EN 50678 (VDE 0701)

relevant.

Wiederholungsprüfung

Für die wiederkehrende Prüfung elektrischer Geräte ist:

DIN EN 50699 (VDE 0702)

relevant.

Produktspezifische Regeln können Vorrang haben

Nicht jedes elektrische Gerät wird ausschließlich nach diesen allgemeinen Verfahren geprüft.

Für bestimmte Produktgruppen bestehen eigene Prüfanforderungen.

Beispiele können sein:

• medizinische elektrische Geräte,
• Schweißgeräte,
• Maschinen,
• bestimmte elektrische Anlagen,
• Geräte für besondere Anwendungsbereiche.

Grenzwerte und Prüfverfahren dürfen deshalb nicht pauschal aus einer allgemeinen Tabelle auf jeden Prüfling übertragen werden.

Schutzklasse I und II unterscheiden

Die Schutzklasse beeinflusst wesentlich, welcher Strompfad überhaupt vorhanden sein kann.

Schutzklasse I

Bei Geräten der Schutzklasse I sind berührbare leitfähige Teile, die im Fehlerfall Spannung annehmen könnten, über einen Schutzleiter angeschlossen.

Typischer Strompfad:

aktive Leiter → Filter / parasitäre Kapazität / Isolation → Gehäuse → PE

Hier ist der Schutzleiterstrom eine wichtige Messgröße.

Schutzklasse II

Geräte der Schutzklasse II verwenden eine doppelte beziehungsweise verstärkte Isolierung und besitzen für den Schutz gegen elektrischen Schlag normalerweise keinen Schutzleiteranschluss.

Eine klassische Schutzleiterstrommessung ist deshalb nicht möglich.

Relevant kann stattdessen der Strom zwischen:

berührbarem leitfähigem Teil → Messnetzwerk → Erde

sein.

Auch bei Schutzklasse I kann Berührungsstrom relevant sein

Nicht jedes berührbare leitfähige Teil eines Schutzklasse-I-Gerätes muss zwangsläufig mit dem Schutzleiter verbunden sein.

Für solche Teile kann ebenfalls eine Berührungsstrommessung erforderlich sein.

Was ist der Schutzleiterstrom?

Der Schutzleiterstrom ist der Strom, der während des Betriebes eines elektrischen Gerätes durch dessen Schutzleiter fließt.

Vereinfacht:

Gerät → PE-Leiter → Erde

Typische Ursache

Bei einem intakten elektronischen Gerät kann ein Teil dieses Stromes beispielsweise über Entstörkondensatoren entstehen.

Ein vereinfachtes Modell:

L → Y-Kondensator → PE

Andere mögliche Ursachen

• Isolationsverschlechterung,
• Feuchtigkeit,
• Verschmutzung,
• beschädigte Heizungen,
• beschädigte Leitungen,
• defekte Filterbauteile.

Messung unter Betriebsbedingungen

Bei einer direkten Schutzleiterstrommessung wird der tatsächlich über den Schutzleiter fließende Strom während des Betriebes erfasst.

Damit besitzt das Verfahren einen wichtigen Vorteil:

Der Prüfling befindet sich in einem realen Betriebszustand.

Was ist der Differenzstrom?

Beim Differenzstrom wird nicht unmittelbar nur der Strom im Schutzleiter gemessen.

Stattdessen wird die Strombilanz aller aktiven Leiter betrachtet.

Einphasiges Grundprinzip

Idealerweise gilt:

IL = IN

beziehungsweise als vektorielle Stromsumme:

ΣIaktive Leiter = 0

Wenn Strom über einen anderen Weg abfließt

Beispielsweise:

L → Gerät → PE

dann kehrt dieser Anteil nicht über den Neutralleiter zurück.

Damit entsteht eine Differenz zwischen den Strömen der aktiven Leiter.

Prinzip

Vereinfacht:

IDifferenz = Strom, der nicht über die gemeinsam erfassten aktiven Leiter zurückfließt

Vorteil des Differenzstromverfahrens

Der Schutzleiter kann während der Messung angeschlossen bleiben.

Das ist insbesondere interessant bei:

• betriebsfähigen Geräten,
• größeren Verbrauchern,
• fest angeschlossenen Geräten,
• Messungen mit geeigneter Differenzstromzange.

Differenzstrom und Schutzleiterstrom sind nicht automatisch identisch

In einem einfachen Gerät ohne weitere leitfähige Verbindungen können beide Werte sehr ähnlich sein.

Besitzt der Prüfling jedoch zusätzliche Ableitpfade, können Unterschiede auftreten.

Was ist der Berührungsstrom?

Der Berührungsstrom beschreibt einen Strom, der beim Berühren eines zugänglichen leitfähigen Teils über eine Person gegen Erde fließen könnte.

Das Prüfgerät ersetzt die Person

Bei der Messung wird selbstverständlich keine Person als Strompfad verwendet.

Stattdessen wird ein definiertes:

Messnetzwerk

zwischen dem berührbaren Teil und einem Bezugspotential eingesetzt.

Typische Anwendung

Die Berührungsstrommessung ist insbesondere relevant bei:

• Schutzklasse-II-Geräten,
• berührbaren leitfähigen Teilen ohne PE-Verbindung,
• bestimmten isolierten Anschlüssen,
• Geräten, bei denen die jeweilige Prüfvorschrift eine solche Messung fordert.

Beispiel

Ein Gerät besitzt ein berührbares Metallteil, das konstruktiv nicht mit PE verbunden ist.

Eine Messleitung wird zwischen:

Metallteil → Messnetzwerk → Bezugspotential

angeschlossen.

Das Prüfgerät bestimmt daraus den relevanten Berührungsstrom.

Die drei Messgrößen im direkten Vergleich

Messgröße	Was wird erfasst?	Typische Anwendung
Schutzleiterstrom	Strom, der tatsächlich über den Schutzleiter des Prüflings fließt	Vor allem Schutzklasse-I-Geräte
Differenzstrom	Strombilanz beziehungsweise vektorielle Differenz der aktiven Leiter	Betriebsmessung bei Geräten mit PE und geeigneten Messaufbauten
Berührungsstrom	Strom von einem zugänglichen leitfähigen Teil über ein definiertes Messnetzwerk	Schutzklasse II und berührbare leitfähige Teile ohne Schutzleiterverbindung

Gemeinsames Ziel – unterschiedliche Betrachtung

Alle Verfahren helfen dabei, unerwünschte beziehungsweise sicherheitsrelevante Strompfade zu erkennen.

Sie betrachten diese Strompfade jedoch an unterschiedlichen Stellen.

Warum Netzfilter einen messbaren Ableitstrom erzeugen können

Moderne elektrische Geräte besitzen häufig EMV-Filter.

Diese sollen hochfrequente Störungen reduzieren.

Typische Filterstruktur

Unter anderem können Sicherheitskondensatoren zwischen:

L → PE

und:

N → PE

vorhanden sein.

Kapazitiver Strom

Bei Wechselspannung fließt über eine Kapazität ein Strom.

Vereinfacht hängt er unter anderem von:

• Kapazität,
• Frequenz,
• Spannung

ab.

Folge

Ein intaktes Gerät kann deshalb einen messbaren Schutzleiter- beziehungsweise Differenzstrom besitzen.

Besonders relevant ist das bei:

• Schaltnetzteilen,
• Frequenzumrichtern,
• Industrie-PCs,
• IT-Geräten,
• Leistungsfiltern.

Mehrere Geräte können sich addieren

Werden viele Geräte mit solchen Filtern gemeinsam betrieben, können sich die jeweiligen Ableitströme im Schutzleitersystem summieren.

Direkte Schutzleiterstrommessung richtig einordnen

Bei der direkten Messung wird der Strom im Schutzleiterpfad erfasst.

Vorteil

Gemessen wird genau die elektrische Größe:

IPE

die über diesen Schutzleiter fließt.

Nachteil

Das Verfahren setzt einen geeigneten Prüfaufbau voraus.

Bei laufender Prüfung steht der Prüfling unter Betriebsspannung.

Sicherheitsaspekt

Eine Ableitstrommessung unter Netzspannung darf deshalb nur mit:

• geeigneter Prüftechnik,
• korrektem Prüfaufbau,
• geeigneten Schutzmaßnahmen

durchgeführt werden.

Differenzstromverfahren richtig einsetzen

Das Differenzstromverfahren betrachtet gleichzeitig alle aktiven Leiter.

Einphasig

Erfasst werden beispielsweise:

L + N

durch einen gemeinsamen Summenstromwandler.

Drehstrom

Je nach System müssen entsprechend:

L1 + L2 + L3 + gegebenenfalls N

gemeinsam erfasst werden.

Der Schutzleiter gehört nicht in die Summenmessung

Würde der Schutzleiter ebenfalls durch denselben Summenstromwandler geführt, könnte der gesuchte Differenzstrom wieder kompensiert werden.

Geeignet für größere Verbraucher

Mit einem geeigneten Stromwandler beziehungsweise einer Differenzstromzange kann das Verfahren insbesondere bei größeren oder fest angeschlossenen Prüflingen hilfreich sein.

Warum der Berührungsstrom über ein Messnetzwerk gemessen wird

Der Strom durch einen Menschen hängt nicht nur von einer einfachen ohmschen Last ab.

Insbesondere die Frequenz des Stromes spielt eine Rolle.

Deshalb ein definiertes Messnetz

Bei der Berührungsstrommessung wird ein normativ definiertes elektrisches Netzwerk verwendet.

Es bildet die für die jeweilige Prüfung relevante elektrische Wirkung eines möglichen Berührungspfades nach.

Bewerteter und unbewerteter Messwert

Je nach Prüfgerät und Prüfvorschrift können unterschiedliche Messnetzwerke beziehungsweise Bewertungen vorgesehen sein.

Deshalb dürfen Messwerte verschiedener Messmethoden nicht ohne Prüfung miteinander verglichen werden.

Betriebszustand des Prüflings berücksichtigen

Ableitströme können stark vom aktuellen Betriebszustand des Gerätes abhängen.

Beispiele

Ein Gerät besitzt:

• Heizung,
• Motor,
• Schaltnetzteil,
• Relais,
• elektronische Leistungsstufe.

Im Standby kann nur ein kleiner Teil der Schaltung aktiv sein.

Im normalen Betrieb werden dagegen weitere Komponenten zugeschaltet.

Messung nur im falschen Betriebszustand

Wird das Gerät lediglich eingeschaltet, aber nicht in den für die Prüfung relevanten Betriebszustand gebracht, kann ein Fehlerpfad unentdeckt bleiben.

Beispiel Heizung

Ein Heizelement mit beginnendem Isolationsfehler kann erst auffällig werden, wenn:

Heizung EIN

ist.

Deshalb

Für die Prüfung müssen die relevanten:

• Schalterstellungen,
• Betriebsarten,
• Lastzustände

berücksichtigt werden.

Netzsteckerlage und Polarität berücksichtigen

Bei Geräten mit nicht eindeutig festgelegter Zuordnung von Außenleiter und Neutralleiter kann die Steckerorientierung Einfluss auf den gemessenen Ableitstrom haben.

Warum?

Interne Schalter, Filter oder einpolige Schaltelemente können abhängig von der Netzzuordnung unterschiedlich gegenüber Erde liegen.

Prüfgeräte können deshalb eine Polaritätsumschaltung anbieten

Bei geeigneten Prüfgeräten kann die Zuordnung:

L ↔ N

für den Prüfablauf gewechselt werden.

Welche Prüfstellungen erforderlich sind, richtet sich nach der anzuwendenden Prüfvorschrift und dem Geräteaufbau.

Parallelpfade über Datenleitungen und Gehäuse beachten

Ein Prüfling kann neben dem Netzanschluss weitere leitfähige Verbindungen besitzen.

Beispiele:

• Ethernetleitung,
• USB-Verbindung,
• Antennenkabel,
• Sensorleitungen,
• Metallrohr,
• Maschinenrahmen,
• Schirmverbindungen.

Dadurch entstehen zusätzliche Strompfade

Ein Ableitstrom kann sich auf mehrere Verbindungen aufteilen.

Folge für die Messung

Eine reine Schutzleiterstrommessung im Netzkabel kann dann einen anderen Wert liefern als eine Differenzstrommessung der aktiven Versorgungsleiter.

Beispiel

Ein Teil des Ableitstromes fließt über:

PE des Netzkabels

und ein weiterer Teil über:

geschirmte Datenleitung → anderes geerdetes Gerät

Messaufbau dokumentieren

Bei reproduzierbaren Prüfungen sollte deshalb klar definiert sein, welche externen Anschlüsse während der Messung:

• verbunden,
• getrennt

sind.

Ersatzableitstrom als alternatives Prüfverfahren

Neben Schutzleiter-, Differenz- und Berührungsstrommessung existiert auch die:

Ersatzableitstrommessung

Grundprinzip

Hierbei wird der Prüfling nicht auf dieselbe Weise im normalen Netzbetrieb gemessen.

Stattdessen wird mit einer definierten Prüfspannung ein Ersatzmessverfahren durchgeführt.

Vorteil

Das Verfahren kann ohne normalen Betriebszustand des Prüflings durchgeführt werden.

Grenze

Elektronische oder mechanische Schaltelemente können im spannungslosen Zustand andere Zustände besitzen als während des realen Betriebes.

Dadurch werden möglicherweise nicht alle Strompfade erfasst.

Deshalb nicht beliebig austauschbar

Ersatzableitstrom, Differenzstrom und direkte Ableitstrommessung sind unterschiedliche Prüfverfahren und dürfen nicht allein nach persönlicher Vorliebe gegeneinander ausgetauscht werden.

Typische Prüfung bei Schutzklasse-I-Geräten

Bei einem Gerät der Schutzklasse I besitzt das Gehäuse beziehungsweise besitzen relevante berührbare leitfähige Teile eine Verbindung zum Schutzleiter.

Typischer Prüfablauf

Je nach Prüfvorschrift können unter anderem erfolgen:

1. Sichtprüfung,
2. Schutzleiterprüfung,
3. Isolationsprüfung,
4. Ableitstromprüfung,
5. Funktionsprüfung.

Für die Ableitstromprüfung

können abhängig vom Prüfverfahren beispielsweise:

• Schutzleiterstrom,
• Differenzstrom,
• Ersatzableitstrom

relevant sein.

Berührbare ungeerdete Teile

Existieren zusätzliche leitfähige berührbare Teile ohne Schutzleiterverbindung, müssen diese gegebenenfalls separat hinsichtlich Berührungsstrom betrachtet werden.

Typische Prüfung bei Schutzklasse-II-Geräten

Bei einem Schutzklasse-II-Gerät gibt es keinen Schutzleiter als normalen Schutzpfad.

Damit entfällt

eine klassische Messung:

Schutzleiterstrom im PE

Relevant können dagegen sein

• Isolationswiderstand,
• Berührungsstrom,
• gegebenenfalls Ersatzableitstrom,
• Sicht- und Funktionsprüfung.

Messpunkt

Bei der Berührungsstrommessung muss das relevante:

berührbare leitfähige Teil

tatsächlich kontaktiert werden.

Wird die Messsonde an einer elektrisch isolierten Stelle angesetzt, kann das Ergebnis irreführend sein.

Fest angeschlossene Geräte und Drehstromverbraucher

Nicht jeder Prüfling besitzt einen Schutzkontaktstecker.

Bei:

• Maschinen,
• größeren Heizgeräten,
• Pumpen,
• Drehstromverbrauchern,
• fest angeschlossenen Betriebsmitteln

ist ein klassischer Gerätetester über seine interne Prüfsteckdose nicht immer die geeignete Lösung.

Differenzstromzange

Bei geeigneten Prüfverfahren kann eine empfindliche Stromzange verwendet werden.

Dabei müssen sämtliche aktiven Leiter gemeinsam durch die Zange geführt werden.

Beispiel Drehstrom

L1 + L2 + L3 + N

werden gemeinsam erfasst.

Der Schutzleiter:

PE

wird nicht mit erfasst.

Wichtig

Die Stromzange muss für die erforderliche:

• Empfindlichkeit,
• Frequenzbandbreite,
• Messaufgabe

geeignet sein.

Messwerte richtig interpretieren

Der Messwert allein beantwortet noch nicht die Frage:

Gerät sicher oder unsicher?

Zur Bewertung gehören

• angewandte Norm beziehungsweise Prüfvorschrift,
• Geräteart,
• Schutzklasse,
• Messverfahren,
• Betriebszustand,
• Herstellerangaben,
• Messunsicherheit.

Keine pauschale Universalgrenze verwenden

Für unterschiedliche Gerätearten und Prüfverfahren können unterschiedliche Grenzwerte gelten.

Eine im Internet gefundene einzelne Zahl sollte deshalb nicht ohne Prüfung auf einen beliebigen Prüfling übertragen werden.

Trend statt nur Gut/Schlecht betrachten

Bei Wiederholungsprüfungen ist nicht nur der aktuelle Grenzwert interessant.

Beispiel

Ein Gerät liefert über mehrere Prüfungen:

Prüfung	Ableitstrom
Jahr 1	0,28 mA
Jahr 2	0,31 mA
Jahr 3	0,34 mA
Jahr 4	0,71 mA

Der letzte Wert kann zusätzliche Aufmerksamkeit verdienen

Selbst wenn ein Messwert noch innerhalb des für die Anwendung zulässigen Bereiches liegt, kann eine deutliche Änderung gegenüber früheren Prüfungen auf:

• Feuchtigkeit,
• Verschmutzung,
• Alterung,
• beginnenden Isolationsschaden

hinweisen.

Dafür muss das Messverfahren vergleichbar bleiben

Eine Trendanalyse ist nur sinnvoll, wenn möglichst gleich bleiben:

• Messverfahren,
• Betriebszustand,
• Anschlusszustand,
• Prüfgerät beziehungsweise Messbedingungen.

Typische Fehler bei Ableitstrommessungen

Beobachtung	Mögliche Ursache	Sinnvolle Prüfung
Schutzleiterstrom deutlich größer als bei früherer Prüfung	Isolationsverschlechterung, Feuchtigkeit oder veränderter Filter	Trend, Isolationsmessung und Betriebszustand prüfen
Differenzstrom und Schutzleiterstrom unterscheiden sich deutlich	Zusätzlicher paralleler Ableitpfad	Daten-, Schirm- und Gehäuseverbindungen prüfen
Berührungsstrom praktisch null	Falscher Messpunkt oder berührbares Teil elektrisch isoliert	Messpunkt und Kontaktierung prüfen
Messwert ändert sich bei anderer Steckerposition	Interne Filter- oder Schaltstruktur	Vorgesehene Polaritätsprüfungen durchführen
Gerät besteht Ersatzableitstromprüfung, zeigt aber im Betrieb hohen Strom	Strompfad wird erst im Betriebszustand aktiviert	Direkte beziehungsweise Differenzstrommessung prüfen
Ableitstrom steigt beim Einschalten der Heizung	Heizelement oder dessen Isolation auffällig	Messung kalt/warm und Isolationszustand vergleichen
Messwert schwankt während des Betriebes	Unterschiedliche Betriebszustände oder elektronische Laststeuerung	Betriebszyklus beobachten und Messzustand dokumentieren
Differenzstromzange zeigt unerwartet null	PE wurde versehentlich ebenfalls durch die Zange geführt	Leiterführung prüfen
Differenzstromzange zeigt unrealistisch hohen Wert	Nicht alle aktiven Leiter gemeinsam erfasst	L, N beziehungsweise alle Phasen gemeinsam erfassen
Messwerte sind zwischen zwei Prüfungen nicht vergleichbar	Unterschiedliche Messmethoden verwendet	Prüfprotokolle und Messverfahren vergleichen
Gerät mit Netzfilter besitzt trotz intakter Isolation Ableitstrom	Konstruktiver kapazitiver Strom über Filter	Herstellerdaten und Gesamtbewertung berücksichtigen

Systematischer Auswahlablauf für das Messverfahren

1. Prüfanlass bestimmen: Prüfung nach Reparatur, Wiederholungsprüfung oder produktspezifische Prüfung unterscheiden.
2. Anwendbare Prüfvorschrift feststellen: Allgemeine und gegebenenfalls produktspezifische Normen berücksichtigen.
3. Schutzklasse bestimmen: Schutzklasse I, II oder besonderes Schutzkonzept feststellen.
4. Schutzleiterverbindung prüfen: Bei Schutzklasse I relevante PE-Verbindungen identifizieren.
5. Berührbare leitfähige Teile identifizieren: Auch ungeerdete Metallteile erfassen.
6. Zusätzliche Verbindungen dokumentieren: Datenleitungen, Schirme und weitere Erdpfade berücksichtigen.
7. Geeignetes Ableitstromverfahren auswählen: Schutzleiter-, Differenz-, Berührungs- oder zulässiges Ersatzverfahren bestimmen.
8. Prüfgerät passend konfigurieren: Messnetz, Messbereich und Prüfsequenz auswählen.
9. Prüfling sicher anschließen: Korrekte Netz- und Schutzleiterverbindung sicherstellen.
10. Relevante Betriebszustände aktivieren: Motoren, Heizungen und andere Schaltzustände berücksichtigen.
11. Gegebenenfalls Polarität wechseln: Falls für Prüfling und Verfahren vorgesehen.
12. Messwert stabil erfassen: Kurzzeitige Einschaltvorgänge von stationären Betriebswerten unterscheiden.
13. Weitere berührbare Teile prüfen: Messsonde an den tatsächlich zugänglichen leitfähigen Teilen ansetzen.
14. Ergebnis mit zulässigem Wert vergleichen: Anwendbare Norm und Herstellerangaben verwenden.
15. Vorwerte vergleichen: Bei Wiederholungsprüfungen auffällige Trends erkennen.
16. Messmethode dokumentieren: Nicht nur den Zahlenwert, sondern auch das verwendete Verfahren speichern.
17. Prüfergebnis bewerten: Sichtprüfung, Schutzleiter, Isolation, Ableitstrom und Funktionsprüfung gemeinsam betrachten.

Praxisbeispiel: Schutzklasse-I-Gerät mit Netzfilter

Ein industrielles elektronisches Gerät besitzt:

• 230-V-Netzanschluss,
• Metallgehäuse,
• Schutzleiteranschluss,
• internes Schaltnetzteil,
• EMV-Netzfilter.

Schritt 1: Schutzklasse bestimmen

Das leitfähige Gehäuse ist mit PE verbunden.

Damit handelt es sich im betrachteten Bereich um ein Gerät mit Schutzleiter.

Schritt 2: Schutzleiterverbindung prüfen

Vor der Ableitstrommessung wird die Schutzleiterverbindung geprüft.

Sie ist niederohmig und unauffällig.

Schritt 3: Gerät einschalten

Das Gerät wird unter den für die Prüfung vorgesehenen sicheren Bedingungen in Betrieb genommen.

Schritt 4: Schutzleiterstrom messen

Das Prüfgerät erfasst einen reproduzierbaren Schutzleiterstrom.

Da das Gerät einen EMV-Filter enthält, bedeutet ein von null verschiedener Messwert zunächst nicht automatisch einen Defekt.

Schritt 5: Differenzstrom messen

Anschließend wird der Differenzstrom bestimmt.

Beide Werte liegen nahe beieinander.

Das spricht dafür, dass der überwiegende Ableitstrom über:

PE

zurückfließt.

Schritt 6: Zusätzliche Datenleitung anschließen

Nun wird eine geschirmte Kommunikationsleitung zu einem weiteren geerdeten Gerät verbunden.

Der Schutzleiterstrom im Netzkabel verändert sich leicht.

Der Differenzstrom verändert sich stärker.

Ursache

Ein Teil des Stromes besitzt nun zusätzlich den Pfad:

Gerätegehäuse → Kabelschirm → zweites Gerät → Erde

Erkenntnis

Die beiden Messverfahren messen nicht „besser“ oder „schlechter“.

Sie betrachten unterschiedliche Stellen der Strompfade.

Schritt 7: Dokumentation

Im Prüfprotokoll werden deshalb festgehalten:

• Messverfahren,
• Betriebszustand,
• angeschlossene Zusatzleitungen,
• Messwert,
• Bewertung.

Ergebnis

Erst die Kenntnis des Messprinzips macht aus einem Ableitstromwert eine technisch verwertbare Information.

Passende ICS-Produkte für Ableitstrom- und Geräteprüfungen

C.A 6165 – Multifunktionaler Prüfer

Ein besonders passendes Gerät aus dem ICS-Portfolio ist der:

C.A 6165 multifunktionale Prüfer

ICS nennt für das Gerät ausdrücklich:

• Ersatzableitstrommessung,
• Schutzleiterstrommessung,
• Differenzableitstrommessung,
• Berührungsstrommessung.

Weitere Prüffunktionen

Der C.A 6165 bietet außerdem unter anderem:

• Durchgangsprüfung mit 200 mA, 4 A, 10 A und 25 A,
• Isolationswiderstandsmessung mit unterschiedlichen Prüfspannungen bis 1.000 V,
• Spannungsfestigkeitsprüfung AC und DC,
• Entladezeitmessung,
• Funktionsprüfung,
• Leistungsmessung,
• automatische Prüfsequenzen.

Warum der C.A 6165 besonders gut zum Thema passt

Für diesen Beitrag ist entscheidend, dass mit einem Gerät verschiedene Ableitstromverfahren verfügbar sind.

Der Anwender kann dadurch abhängig von der Prüfaufgabe zwischen:

Schutzleiterstrom

Differenzstrom

Berührungsstrom

und:

Ersatzableitstrom

unterscheiden.

Weitere Informationen finden Sie unter C.A 6165 multifunktionaler Prüfer bei ICS Schneider.

CA 6163 – Multitester / Maschinentester

Eine weitere bei ICS gelistete Lösung ist der:

CA 6163 Multitester / Maschinentester

ICS nennt hierfür unter anderem:

• direkte Ableitstrommessung,
• Differenz-Ableitstrommessung,
• Ersatz-Ableitstrommessung,
• Berührungsableitstrom,
• bewertete und unbewertete Messnetze.

Hinzu kommen unter anderem automatische Prüfsequenzen, Durchgangs-, Isolations- und Spannungsprüfungen sowie umfangreiche Möglichkeiten zur Dokumentation.

Weitere Informationen finden Sie unter CA 6163 Multitester / Maschinentester bei ICS Schneider.

Welches ICS-Gerät passt?

Anwendung	Passende ICS-Lösung
Schutzleiter-, Differenz-, Berührungs- und Ersatzableitstrom mit einem Gerät	C.A 6165
Umfangreiche elektrische Sicherheitsprüfung mit mehreren Ableitstromverfahren	CA 6163
Automatisierte Prüfabläufe und Prüfprotokolle	C.A 6165 oder CA 6163
Prüfung elektrischer Geräte, Maschinen und Schalttafeln	C.A 6165, abhängig von der konkreten Prüfvorschrift

Weitere Geräte finden Sie unter Geräteprüfung bei ICS Schneider.

Fazit

Schutzleiterstrom, Differenzstrom und Berührungsstrom gehören zwar alle zum Themenbereich der elektrischen Sicherheit, beschreiben aber unterschiedliche Messgrößen.

Der:

Schutzleiterstrom

ist der tatsächlich über den Schutzleiter fließende Strom.

Der:

Differenzstrom

ergibt sich aus der Strombilanz der aktiven Leiter und erfasst den Stromanteil, der über andere Pfade zurückfließt.

Der:

Berührungsstrom

betrachtet den möglichen Strom von einem berührbaren leitfähigen Teil über ein definiertes Messnetz gegen Erde.

Damit ergeben sich unterschiedliche typische Einsatzgebiete.

Bei Geräten der Schutzklasse I stehen häufig:

• Schutzleiterstrom,
• Differenzstrom

im Mittelpunkt.

Bei Schutzklasse-II-Geräten oder ungeerdeten berührbaren Metallteilen ist dagegen insbesondere:

Berührungsstrom

relevant.

Zusätzlich kann abhängig von Prüfvorschrift und Gerät:

Ersatzableitstrom

als alternatives Prüfverfahren vorgesehen sein.

Besondere Aufmerksamkeit ist bei modernen elektronischen Geräten erforderlich.

EMV-Filter können auch bei völlig intakter Isolation konstruktiv bedingte Ableitströme erzeugen.

Auch:

• Betriebszustand,
• Netzpolarität,
• externe Datenleitungen,
• Kabelschirme,
• weitere Erdverbindungen

können den Messwert beeinflussen.

Ein einzelner Zahlenwert ohne Angabe des Messverfahrens ist deshalb nur eingeschränkt aussagekräftig.

Für die Praxis gilt:

Prüfanlass bestimmen → anwendbare Prüfvorschrift klären → Schutzklasse feststellen → berührbare leitfähige Teile identifizieren → zusätzliche Erdpfade erfassen → passendes Ableitstromverfahren auswählen → Prüfgerät korrekt konfigurieren → relevanten Betriebszustand herstellen → gegebenenfalls Polarität berücksichtigen → Schutzleiter-, Differenz- oder Berührungsstrom messen → Messwert mit dem für diese Anwendung gültigen Grenzwert bewerten → Vorwerte vergleichen → Messverfahren und Betriebszustand im Prüfprotokoll dokumentieren.

FAQ: Schutzleiterstrom, Differenzstrom und Berührungsstrom

Was ist Schutzleiterstrom?

Der Schutzleiterstrom ist der Strom, der während des Betriebes eines Gerätes über dessen Schutzleiter fließt.

Was ist Differenzstrom?

Der Differenzstrom ergibt sich aus der vektoriellen Stromsumme der aktiven Leiter. Fließt ein Teil des Stromes über einen anderen Pfad zurück, entsteht eine messbare Differenz.

Was ist Berührungsstrom?

Der Berührungsstrom ist der Strom, der von einem zugänglichen leitfähigen Teil über einen möglichen Berührungspfad gegen Erde fließen könnte. Bei der Prüfung wird dieser Pfad durch ein definiertes Messnetzwerk nachgebildet.

Sind Schutzleiterstrom und Differenzstrom dasselbe?

Nein. In einfachen Schaltungen können die Werte ähnlich sein, die Messverfahren betrachten jedoch unterschiedliche Strompfade.

Wann misst man Schutzleiterstrom?

Typischerweise bei Geräten der Schutzklasse I, wenn der tatsächliche Strom über den Schutzleiter unter Betriebsbedingungen bestimmt werden soll.

Wann misst man Differenzstrom?

Das Differenzstromverfahren eignet sich unter anderem für Betriebsprüfungen, bei denen die Summe aller aktiven Leiter gemeinsam erfasst werden kann.

Wann misst man Berührungsstrom?

Insbesondere bei Schutzklasse-II-Geräten sowie an berührbaren leitfähigen Teilen, die nicht mit dem Schutzleiter verbunden sind.

Hat ein Schutzklasse-II-Gerät einen Schutzleiterstrom?

Im normalen Schutzkonzept besitzt ein Schutzklasse-II-Gerät keinen Schutzleiter und damit keinen Schutzleiterstrom im klassischen Sinn.

Kann bei Schutzklasse I zusätzlich ein Berührungsstrom gemessen werden?

Ja. Wenn berührbare leitfähige Teile vorhanden sind, die nicht mit PE verbunden sind, kann eine entsprechende Prüfung erforderlich sein.

Warum haben intakte Geräte überhaupt Ableitstrom?

Unter anderem können Netzfilter, Entstörkondensatoren und parasitäre Kapazitäten auch im fehlerfreien Zustand einen Strom gegen Erde beziehungsweise PE verursachen.

Ist jeder Ableitstrom ein Fehler?

Nein. Entscheidend sind Höhe, Messverfahren, Geräteart und die für den Prüfling geltenden Anforderungen.

Warum besitzen Schaltnetzteile häufig Ableitstrom?

EMV-Filter enthalten häufig kapazitive Kopplungen zwischen Netzseite und Schutzleiter beziehungsweise anderen Bezugspotentialen.

Kann sich der Ableitstrom mehrerer Geräte addieren?

Ja. Bei mehreren gemeinsam betriebenen Geräten können sich konstruktiv vorhandene Ableitströme im Schutzleitersystem summieren.

Warum muss das Gerät während einer Ableitstrommessung eingeschaltet sein?

Bei direkten Betriebsstromverfahren sollen die realen Strompfade des eingeschalteten Gerätes erfasst werden.

Muss jede Betriebsart geprüft werden?

Die relevanten Betriebszustände müssen entsprechend der anwendbaren Prüfvorschrift berücksichtigt werden. Ein Fehlerpfad kann beispielsweise erst bei eingeschalteter Heizung oder aktiviertem Motor auftreten.

Kann die Steckerposition den Ableitstrom beeinflussen?

Bei bestimmten Geräten ja. Interne Filter- und Schaltstrukturen können abhängig von der Zuordnung von Außen- und Neutralleiter unterschiedliche Messwerte verursachen.

Was ist eine Differenzstromzange?

Eine empfindliche Stromzange, mit der alle aktiven Leiter eines Stromkreises gemeinsam erfasst werden. Der verbleibende Summenstrom entspricht dem Strom, der über andere Pfade fließt.

Muss der Schutzleiter durch die Differenzstromzange geführt werden?

Nein. Für eine klassische Differenzstrommessung werden die aktiven Leiter gemeinsam erfasst, nicht der Schutzleiter.

Welche Leiter müssen bei Drehstrom durch die Differenzstromzange?

Alle stromführenden aktiven Leiter des betrachteten Stromkreises, also typischerweise L1, L2, L3 und – falls vorhanden und relevant – N.

Warum können Datenleitungen die Ableitstrommessung beeinflussen?

Geschirmte oder geerdete Datenleitungen können zusätzliche Strompfade zwischen dem Prüfling und anderen geerdeten Geräten erzeugen.

Was ist Ersatzableitstrom?

Der Ersatzableitstrom wird mit einem alternativen Prüfverfahren bestimmt, bei dem der Prüfling nicht im normalen Netzbetrieb betrieben werden muss.

Ist Ersatzableitstrom dasselbe wie Schutzleiterstrom?

Nein. Es handelt sich um unterschiedliche Messverfahren.

Kann eine Ersatzableitstrommessung einen Betriebsfehler übersehen?

Das ist möglich, wenn ein relevanter Strompfad erst durch ein Relais, einen elektronischen Schalter oder einen bestimmten Betriebszustand aktiviert wird.

Warum wird beim Berührungsstrom ein Messnetz verwendet?

Damit der elektrische Berührungspfad entsprechend der jeweiligen Prüfvorschrift reproduzierbar nachgebildet und bewertet werden kann.

Was bedeutet bewerteter Berührungsstrom?

Dabei wird die Messgröße über ein definiertes frequenzabhängiges Messnetz bewertet. Die konkrete Ausführung hängt von der anzuwendenden Prüfvorschrift ab.

Welche Norm gilt nach einer Reparatur?

Für allgemeine elektrische Geräte ist in Deutschland DIN EN 50678 (VDE 0701) die entsprechende allgemeine Norm für die Überprüfung nach Reparatur. Produktspezifische Anforderungen müssen zusätzlich berücksichtigt werden.

Welche Norm gilt für Wiederholungsprüfungen?

Für die allgemeine Wiederholungsprüfung elektrischer Geräte ist DIN EN 50699 (VDE 0702) relevant, soweit keine andere produktspezifische Regelung maßgeblich ist.

Gibt es noch die gemeinsame DIN VDE 0701-0702?

Die frühere gemeinsame Norm wurde für die aktuellen Prüfverfahren in DIN EN 50678 (VDE 0701) und DIN EN 50699 (VDE 0702) aufgeteilt.

Kann ich einen universellen Grenzwert für jeden Ableitstrom verwenden?

Nein. Der zulässige Wert hängt unter anderem von Geräteart, Messverfahren und anwendbarer Prüfvorschrift ab.

Warum sollte das Messverfahren im Prüfprotokoll stehen?

Weil Schutzleiter-, Differenz-, Berührungs- und Ersatzableitstrom nicht direkt dieselbe Messgröße darstellen. Ohne Angabe des Verfahrens sind spätere Vergleiche nur eingeschränkt möglich.

Warum sind Vorwerte bei Wiederholungsprüfungen hilfreich?

Ein deutlicher Anstieg gegenüber früheren Messungen kann Hinweise auf Alterung, Feuchtigkeit, Verschmutzung oder beginnende Isolationsprobleme geben.

Welches ICS-Gerät misst Schutzleiterstrom, Differenzstrom und Berührungsstrom?

Der C.A 6165 ist bei ICS ausdrücklich mit Schutzleiterstrom-, Differenzableitstrom-, Berührungsstrom- und Ersatzableitstrommessung gelistet.

Was ist der C.A 6165?

Der C.A 6165 ist ein multifunktionaler Prüfer für elektrische Sicherheitsprüfungen an Elektrogeräten, Maschinen und Schalttafeln.

Welche weiteren Prüfungen kann der C.A 6165 durchführen?

ICS nennt unter anderem Durchgangsprüfung, Isolationswiderstandsmessung, Spannungsfestigkeitsprüfung, Entladezeitmessung und Funktionsprüfung.

Was ist der CA 6163?

Der CA 6163 ist ein bei ICS gelisteter Multitester beziehungsweise Maschinentester mit direkten, Differenz-, Ersatz- und Berührungsableitstrommessungen.

Wo finde ich den C.A 6165 bei ICS Schneider?

Weitere Informationen finden Sie unter C.A 6165 multifunktionaler Prüfer bei ICS Schneider.

Wo finde ich den CA 6163 bei ICS Schneider?

Weitere Informationen finden Sie unter CA 6163 Multitester / Maschinentester bei ICS Schneider.

Wo finde ich weitere VDE-Prüfgeräte bei ICS Schneider?

Eine Übersicht finden Sie unter VDE Prüfgeräte bei ICS Schneider.