Was ist der Schutzpotentialausgleich und was hat er mit der Erdung zu tun?
Das Prinzip: Alles, was man gleichzeitig anfassen kann, auf dasselbe Potential
Gefährlich wird es, wenn du zwei Teile mit unterschiedlichem Potential gleichzeitig berührst. Dann fließt Strom durch deinen Körper. Das passiert zum Beispiel, wenn ein Gerät einen Körperschluss hat und du mit der anderen Hand das Wasserrohr anfasst.
Der Schutzpotentialausgleich verhindert das: Alle leitfähigen Teile, die ins Gebäude kommen, werden miteinander verbunden. Dann liegen sie auf demselben Potential. Zwischen ihnen entsteht im Fehlerfall keine gefährliche Spannung. In der Übersicht der Schutzmaßnahmen im Tabellenbuch steht der zusätzliche Potentialausgleich deshalb beim Fehlerschutz, also beim Schutz bei indirektem Berühren (S. 134).
Die Erdung ist der zweite Teil. Über den Erder ist die ganze Anlage mit dem Erdreich verbunden. Im Fehlerfall muss die Schutzeinrichtung abschalten. Welchen Weg der Fehlerstrom dabei nimmt und ob der Leitungsschutzschalter oder der RCD abschaltet, hängt vom Netzsystem ab: Im TN-System fließt er über den Schutzleiter zur Stromquelle zurück, im TT-System über den Anlagenerder und das Erdreich (mehr dazu weiter unten).
Du findest den Begriff auch als Potenzialausgleich geschrieben. Gemeint ist dasselbe.
Die Begriffe auf einen Blick
| Begriff | Kurzzeichen | Was es ist |
|---|---|---|
| Haupterdungsschiene | – | Die Sammelschiene, an der Schutzleiter, Erder und alle Potentialausgleichsleiter zusammentreffen. Im Bild des Tabellenbuchs sitzt sie neben dem Hausanschlusskasten. |
| Fundamenterder | – | Erder, der im Betonfundament des Gebäudes liegt und an die Haupterdungsschiene angeschlossen ist. |
| Ringerder | – | Erder, der als geschlossener Ring um das Gebäude im Erdreich liegt. |
| Schutzleiter | PE | Verbindet die Körper der Betriebsmittel, also z. B. das Metallgehäuse eines Geräts, mit der Erdungsanlage. Grün-gelb. |
| Schutzpotentialausgleichsleiter | PB | Verbindet fremde leitfähige Teile, z. B. Rohre, mit der Haupterdungsschiene. Grün-gelb. |
| Funktionserdungsleiter | FE | Erdung aus Funktionsgründen, nicht zum Schutz. Rosa. |
| Funktionspotentialausgleichsleiter | FB | Potentialausgleich aus Funktionsgründen. Farbe nicht festgelegt. |
Kurzzeichen und Farben nach DIN EN 60445, wie im Tabellenbuch auf S. 151. Mehr zu den Farben steht bei den Aderfarben.
Wichtig ist der Unterschied zwischen Körper und fremdem leitfähigen Teil. Ein Körper gehört zum elektrischen Betriebsmittel und kann erst bei einem Fehler Spannung annehmen, etwa das Gehäuse einer Waschmaschine. Ein fremdes leitfähiges Teil gehört nicht zur elektrischen Anlage, kann aber ein Potential ins Gebäude tragen, etwa ein Wasserrohr, das draußen im Erdreich liegt. Körper hängen am Schutzleiter, fremde leitfähige Teile am Schutzpotentialausgleich.
Schutzpotentialausgleich über die Haupterdungsschiene
Das Bild im Tabellenbuch (S. 138, nach DIN VDE 0100-410:2018-10) zeigt, was an die Haupterdungsschiene kommt:
- der Schutzleiter aus dem Hausanschlusskasten,
- Abwasser, Heizung, Frischwasser und Gas,
- die Leitung zur Antenne,
- der Fundamenterder.
Die Regel dazu: Fremde leitfähige Teile müssen nahe am Gebäudeeintritt mit der Haupterdungsschiene verbunden werden. Das Musterprotokoll im Buch (S. 409) fragt bei der Prüfung noch mehr ab, zum Beispiel Ringerder, Hauptschutzleiter, Klimaanlage, Aufzugsanlage, Blitzschutzanlage und Gebäudekonstruktion.
Zusätzlicher Schutzpotentialausgleich: Bad, Schwimmbad, Stall
In manchen Räumen kommt ein zusätzlicher Schutzpotentialausgleich dazu. Er verbindet die Teile direkt vor Ort miteinander. Was das Tabellenbuch dazu sagt:
| Raum | Was das Tabellenbuch nennt | Seite |
|---|---|---|
| Bad oder Dusche (DIN VDE 0100-701:2008-10) | Zusätzlicher Schutzpotentialausgleich nur, wenn kein Schutzpotentialausgleich über die Haupterdungsschiene vorliegt. Alle Stromkreise im Raum mit RCD bis 30 mA. | 147 |
| Schwimmbad (DIN VDE 0100-702:2012-03) | Fremde leitfähige Teile, z. B. Rohre und die Bewehrung des Beckens, werden einbezogen. Einstiegsleitern und Haltegriffe nicht. | 148 |
| Orte für Nutztiere (DIN VDE 0100-705:2007-10) | Zusätzlicher Schutzpotentialausgleich erforderlich. Mindestens Kupfer 4 mm², Bandstahl feuerverzinkt 30 mm × 3 mm oder Rundstahl feuerverzinkt mit 8 mm Durchmesser. | 150 |
Im Stall zeigt das Bild im Buch, was alles angeschlossen wird: Stahlträger, Melkmaschine, Entmistungsanlage und die Baustahlmatte im Boden. Alles läuft über einen örtlichen Potentialausgleich zur Haupterdungsschiene und zum Fundamenterder.
Ein Sonderfall ist der erdfreie örtliche Schutzpotentialausgleich. Er ist nur in überwachten Anlagen erlaubt, die eine Elektrofachkraft oder elektrotechnisch unterwiesene Person überwacht. Dabei werden gleichzeitig berührbare Teile (Abstand bis 2,5 m) verbunden, aber bewusst nicht mit Erde oder dem PE der Anlage (S. 138).
Erdung im TN- und TT-System
Im TN-System hängen die Körper über den Schutzleiter am geerdeten Sternpunkt der Stromquelle. Bei einem Körperschluss entsteht ein Kurzschluss über den Schutzleiter, und der Leitungsschutzschalter löst aus. Ob das schnell genug geht, schätzt du mit dem Rechner Abschaltbedingung ab.
Im TT-System hat die Anlage einen eigenen Anlagenerder RA. Der Fehlerstrom fließt über das Erdreich zum Betriebserder RB zurück. Wegen der großen Erdungswiderstände ist er meist zu klein, um einen Leitungsschutzschalter rechtzeitig auszulösen. Deshalb ist ein RCD für den Fehlerschutz erforderlich (S. 136). Der Erdungswiderstand darf dann höchstens so groß sein:
RA ≤ 50 V / IΔN
Dabei sind 50 V die zulässige Berührungsspannung bei Wechselstrom und IΔN der Bemessungsdifferenzstrom des RCD. Ein Beispiel: Bei einem RCD mit 30 mA ergibt das 50 V / 0,03 A ≈ 1.666,7 Ω. Weil es ein Höchstwert ist, wird abgerundet: höchstens 1.666 Ω, so steht es auch in der Tabelle auf S. 136. Bei 300 mA sind es nur noch 166 Ω. Je unempfindlicher der RCD, desto besser muss der Erder sein. Messwerte von RCD und Schleife ordnest du mit RCD & Schleifenimpedanz ein.
Durchgängigkeit prüfen
Bei der Erstprüfung nach DIN VDE 0100-600 wird gemessen, ob alle Schutzleiter und Potentialausgleichsleiter wirklich angeschlossen sind. Das Tabellenbuch beschreibt den Ablauf so (S. 402):
- Anlage spannungsfrei schalten.
- An allen Steckdosen und Betriebsmitteln die Verbindung zur Haupterdungsschiene messen.
- Alle Schutzpotentialausgleichsleiter messen, zum Beispiel an Wasserrohren.
- Die Länge der Messleitung im Ergebnis berücksichtigen.
Gemessen wird mit 4 V bis 24 V Messspannung und mehr als 200 mA Messstrom. Einen festen Grenzwert schreibt die Norm laut Buch nicht vor. Als Erfahrungswerte nennt es für Schutzleiter unter 1 Ω und für den Schutzpotentialausgleich unter 3 Ω. Das Musterprotokoll im Buch fragt beim Potentialausgleichsystem nach höchstens 1 Ω (S. 409). Wie die ganze Erstprüfung abläuft, zeigt die Seite Erstprüfung nach DIN VDE 0100-600.
Wie viel der Leiter selbst ausmacht, rechnest du mit dem Leitungswiderstand nach: 10 m Kupfer mit 6 mm² haben bei 20 °C rund 0,03 Ω. Liegt der Messwert deutlich darüber, lohnt ein Blick auf Klemmen und Verbindungen. Arbeiten an der Anlage sind Sache der Elektrofachkraft, und zwar erst nach den fünf Sicherheitsregeln.
Was ist der Unterschied zwischen Schutzleiter und Schutzpotentialausgleichsleiter?
Der Schutzleiter (PE) verbindet die Körper der Betriebsmittel mit der Erdungsanlage, also zum Beispiel das Gehäuse eines Herds. Der Schutzpotentialausgleichsleiter (PB) verbindet fremde leitfähige Teile mit der Haupterdungsschiene, etwa Wasser-, Heizungs- und Gasrohre. Beide sind grün-gelb.
Brauche ich im Bad einen zusätzlichen Potentialausgleich?
Laut Tabellenbuch (S. 147, DIN VDE 0100-701:2008-10) nur dann, wenn kein Schutzpotentialausgleich über die Haupterdungsschiene vorliegt. Unabhängig davon müssen alle Stromkreise im Bad über einen RCD mit höchstens 30 mA laufen.
Welchen Querschnitt braucht der Potentialausgleichsleiter?
Für den Schutzpotentialausgleich an der Haupterdungsschiene nennt das Tabellenbuch Kupfer 6 mm² oder halb so groß wie der größte Schutzleiter der Anlage (S. 138). Im Zweifel gilt der größere der beiden Werte. Für den zusätzlichen Potentialausgleich an Orten für Nutztiere nennt es mindestens 4 mm² Kupfer (S. 150). Die genaue Regel steht in der Norm.
Wofür ist der Fundamenterder da?
Er verbindet die Erdungsanlage des Gebäudes über das Fundament mit dem Erdreich. Im Bild des Tabellenbuchs hängt er an der Haupterdungsschiene, zusammen mit dem Schutzleiter und allen Potentialausgleichsleitern (S. 138). Im TT-System bildet die Erdungsanlage den Anlagenerder RA.