Erdungselektroden

Erdungselektroden , als leitfähige Bauteile im Erdreich, sind ein grundlegender Sicherheitsbestandteil elektrischer Anlagen. Sie finden vielfältige Anwendung, von Oberflächenerdungselektroden in Tiefen von 0,5 bis 1 Meter bis hin zu Tiefenerdungselektroden in Tiefen von über 1 Meter. Für ein sicheres Erdungssystem sind höchste Zuverlässigkeit und eine robuste Konstruktion unerlässlich.

Was sind Erdungselektroden?

Erdungselektroden sind großflächige, leitfähige Bauteile in elektrischen Anlagen, die im Erdreich vergraben oder in Beton eingebettet werden, um eine leitende Verbindung zur Erde herzustellen. Sie sind ein grundlegender Bestandteil des Systems und gewährleisten die elektrische Sicherheit, indem sie eine leitende Verbindung zwischen den vorgesehenen Kontaktpunkten von Geräten und Maschinen und der Erde herstellen.

Elektroden werden üblicherweise in Form von Pfählen, Stäben, Platten und Käfigen hergestellt. Da sie ständig mit dem Erdreich in Kontakt stehen, müssen sie aus korrosionsbeständigen Materialien bestehen. Diese Materialien sollten nicht nur beständig gegen chemische und biologische Einflüsse, Oxidation und Elektrolyse sein, sondern auch den während der Installation auftretenden mechanischen Belastungen standhalten. Die für die Verbindungen von Erdungselektroden verwendeten Materialien müssen die gleiche mechanische Festigkeit wie die Elektroden selbst aufweisen und mechanischen Stößen während der Installation widerstehen.

Je nach Einsatzort werden zwei verschiedene Arten von Erdungselektroden verwendet. Oberflächenerdungselektroden werden üblicherweise in einer Tiefe von 0,5 bis 1 Meter platziert. Tiefenerdungselektroden hingegen werden vertikal in einer Tiefe von mehr als 1 Meter vergraben.

Tiefenerdungselektroden: Tiefenerdungselektroden werden in den Boden getrieben, wobei der Abstand zwischen ihnen mindestens der Länge des Erdungsstabs entsprechen sollte. Erdungsstabelektroden sollten möglichst senkrecht in den Boden getrieben werden.

Oberflächen-Erdungselektroden (Streifen-Erdungselektroden): Diese Erdungselektroden bestehen aus Streifen-, Rund- oder Geflechtleitern und werden in der Regel nicht tief vergraben. Sie können längs verlegt oder in Stern-, Ring-, Ösen- oder Kombinationsanordnungen angeordnet werden.

Hinzufügen von Erdungselektroden: Mithilfe von Verbindungsstücken werden die leitfähigen Teile des Erdungsnetzes innerhalb des Erdungssystems miteinander verbunden. Die Verbindungsstücke müssen so dimensioniert sein, dass sie die gleiche elektrische Leitfähigkeit sowie den gleichen mechanischen und thermischen Widerstand wie die Erdungselektroden gewährleisten.

Wozu dienen Erdungselektroden ?

Erdungselektroden spielen in elektrischen Systemen eine entscheidende Rolle für die Sicherheit von Menschenleben und den Schutz von Anlagen. Sie eliminieren die Gefahr eines Stromschlags, indem sie Ableitströme sicher in die Erde ableiten. Zudem schützen sie elektrische Geräte vor Überstrom und Überspannung und reduzieren so das Risiko von Fehlfunktionen und Bränden. Insbesondere bei Kurzschlüssen schützen sie sowohl Menschenleben als auch die Anlagensicherheit, indem sie hohe Ströme über einen sicheren Pfad leiten.

Erdungselektroden, die auch Schutz vor Blitzeinschlägen bieten, verteilen Hochspannungen sicher und verringern so das Risiko von Lichtbögen. Sie verbessern die Leistung elektronischer Geräte, indem sie elektrische Störungen reduzieren. In Bereichen, in denen sich Menschen und Tiere aufhalten, sollte der Widerstand von Erdungssystemen maximal 10 Ohm betragen. Um diesen Widerstand zu minimieren, werden die Elektroden tief vergraben, wobei ein Boden mit hoher Leitfähigkeit bevorzugt wird.

Arten und Eigenschaften von Erdungselektroden

Es gibt Erdungselektroden mit unterschiedlichen Eigenschaften, die verschiedenen Erdungsanforderungen gerecht werden. Diese Elektroden bieten je nach verwendetem Material und Herstellungsverfahren spezifische Vorteile.

Erdungsnetze

Erdungsnetze dienen der Sicherheit elektrischer Anlagen. Es handelt sich um miteinander verbundene Systeme aus leitfähigen Materialien. Diese Netze, die in der Regel aus Kupferleitern bestehen, werden horizontal unterirdisch verlegt und sind so konstruiert, dass sie mit einem großen Teil des Erdreichs in Kontakt stehen.

Verzinkte Bleche

Verzinkte Bleche werden in den Abmessungen 100 x 50 cm hergestellt. Ihre Dicke variiert zwischen 1 mm und 3 mm. Öffentliche Bauvorhaben, Artikel Nr. 30.1: Erdungsblech, 5 m, verzinktes Band und dessen Verlegung.

Verzinkte Pfähle

Verzinkte Erdungsstäbe sind lange Metallstangen, üblicherweise aus Stahl, die durch eine Zinkbeschichtung vor Korrosion geschützt sind. Sie werden in elektrischen Anlagen verwendet, um den Neutralleiter mit der Erde zu verbinden. Diese Erdungsstäbe werden aufgrund ihrer Langlebigkeit und langen Lebensdauer bevorzugt. Sie werden üblicherweise in Längen zwischen 1 m, 1,5 m und 2 m hergestellt. (Öffentliche Bauvorhaben, Artikel Nr. 30.4.2: 2 m lange verzinkte Erdungselektrode 65x65x7 mm und deren Verlegung.)

Verzinkte Stäbe (Spitzenform)

Verzinkte Erdungselektroden werden im Feuerverzinkungsverfahren mit Zink beschichtet. Diese Elektroden sind speziell behandelt, um Korrosionsbeständigkeit zu gewährleisten. Sie werden üblicherweise in Längen von 1, 1,5 und 2 Metern und Dicken von 16 mm bis 20 mm hergestellt. Obwohl sie kostengünstiger sind, ist ihre Lebensdauer im Erdreich im Vergleich zu Kupferelektroden kürzer.

Kupferplatten

Kupferplatten für Erdungssysteme werden in den Größen 70 x 70 cm und 100 x 100 cm sowie in Dicken von 1 mm bis 5 mm hergestellt. Die Mindestdicke beträgt 1,5 mm. Ihre Oberfläche sollte mindestens 0,5 m² betragen.

Kupferbeschichtete Edelstahlstangen

Kupferplattierte Edelstahlstangen zeichnen sich durch ihre nichtmagnetischen Eigenschaften aus. Sie werden durch die Beschichtung von Edelstahl mit Kupfer hergestellt. Besonders in Umgebungen mit empfindlichen elektronischen Geräten werden sie bevorzugt eingesetzt, da sie elektromagnetische Störungen minimieren. Sie sind in Längen von 1000 mm bis 3000 mm und Kupferschichtdicken von 1 mm bis 3 mm erhältlich.

Kupferbeschichtete Stahlstangen

Hochfester Stahl wird mit 99,95 % reinem Elektrolytkupfer metallurgisch beschichtet. Kupferplattierte Stahlstäbe weisen typischerweise eine Beschichtungsdicke von 250 Mikrometern auf. Sie ist kostengünstiger als reines Kupfer und bietet eine deutlich längere Lebensdauer im Erdreich als Stahl. Während 20 Mikrometer dicke Beschichtungen beim Biegen reißen, sind 250 Mikrometer dicke Beschichtungen rissfest. Die Herstellung erfolgt gemäß der Norm IEC 61561-2.

Kupferstäbe (spitze Ausführung)

Spitz zulaufende Kupferstäbe aus massivem Kupfer werden in Durchmessern von 12 mm bis 20 mm und Längen von 1 Meter bis 3 Metern hergestellt. Beispielsweise wiegt ein 1 Meter langer Stab mit einem Durchmesser von 16 mm etwa 1,79 kg. Ein 3 Meter langes Modell mit demselben Durchmesser wiegt 5,35 kg. Sie zeichnen sich durch eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit aus.

Kupferstangen (mit Gewinde)

Kupfer -Erdungselektroden mit Gewinde ermöglichen den einfachen Anschluss an andere Elektroden oder Systemkomponenten. Sie sind üblicherweise in Durchmessern von 14 mm, 16 mm, 18 mm und 20 mm erhältlich. Die Gewindegrößen sind je nach Durchmesser M.8, M.10 oder M.12. Ihre Längen variieren zwischen 1 und 3 Metern. Dank ihrer verbindbaren Struktur lassen sich durch Zusammenschalten längere Elektroden realisieren.

Öffentliche Arbeiten Artikel Nr. 35.750.4002 Erdungselektrode (Stab) aus elektrolytischem Kupfer (entsprechend den Normen TS 435/T1 und TS EN IEC 62561-2)