Hinzufügen eines Widerstandspfads zwischen stromführenden Leitern und Erde – Sicherheitsprobleme

(Hinweis: Ich bin in Großbritannien, daher beziehen sich die Begriffe "Leitung" und "Neutral" auf die beiden stromführenden Hauptleiter.)

Ich versuche, eine Liste von Sicherheitsproblemen zu erstellen, die ich beachten sollte, wenn ich mich entscheide, einen Widerstandspfad zwischen einem der stromführenden Hauptleiter und der Erde in einem Gerät der Klasse I einzuführen, oder zu entscheiden, ob ich die Idee vollständig vermeiden sollte!

Der Grund dafür ist, dass ich an einer Schaltung arbeite, die eine Reihe von Diagnosemessungen an der Netzversorgung durchführt, die in ein Gerät eingebaut werden soll (Erdungswiderstand, korrekte Polarität von Leitung/Nullleiter und Wechselspannung), die Schaltung wird die Versorgung unterbrechen Fall einer Störung. Eine Idee für die Schaltung beinhaltet Widerstandspfade zwischen beiden stromführenden Leitern und Erde (andere Versionen verwenden kapazitive Sensoren, haben aber eine Reihe von Problemen) – siehe „Szenario 1“ im Bild unten für ein vereinfachtes Schema. Ich kann mir auch andere Situationen vorstellen, in denen jemand erwägen könnte, einen Widerstand zwischen einem stromführenden Leiter und Erde zu verwenden - zum Beispiel um sicherzustellen, dass Y-Kondensatoren in einem CM-Filter entleert sind ('Szenario 2' unten) - also ich '

Schema

Die Erde im Gerät ist mit dem Gehäuse verbunden und erscheint auf einer Reihe von Außenleitern. Ich war ursprünglich gegen die Idee, einen Widerstand zwischen stromführenden Leitern und Erde zu verwenden, da dies die galvanische Trennung beeinträchtigt, aber als ich mehr darüber nachdachte, begann ich zu der Meinung zu schwanken, dass dies möglich ist, wenn es sorgfältig gemacht wird. Ich habe keine Quellen gefunden, die sich speziell mit diesem Thema befassen, aber indirekt, indem ich über elektrische Sicherheitsprüfungen und -vorschriften gelesen und einen gesunden Menschenverstand verwendet habe, habe ich eine Liste von Anforderungen zusammengestellt, die, wenn sie erfüllt sind, dies akzeptabel machen könnten:

  • Der Widerstand sollte ausreichend hoch sein, um den Leckstrom zu minimieren - am offensichtlichsten, um den RCD nicht auszulösen (der Schwellenwert in Großbritannien beträgt 30 mA). Eine viel einschränkendere Einschränkung ist jedoch ein Isolationstest: zum Beispiel, wenn ich währenddessen richtig verstehe ein PAT-Test mit 500 V DC wird zwischen den Phasen- und Erdungsanschlüssen durchgeführt, und der gemessene Isolationswiderstand darf nicht unter 1 MOhm liegen. Daraus folgt, dass der Gesamtwiderstand des Widerstandspfades mindestens 1 MOhm zuzüglich einer Sicherheitsmarge (vielleicht 2 MOhm?) betragen muss.
  • Die Komponenten im Widerstandspfad müssen eine ausreichende Nennleistung haben, um sowohl die Ableitung bei normalem Gebrauch als auch die Ableitung während eines Isolationstests wie oben zu bewältigen.
  • Der Widerstandspfad sollte kein Risiko von Spannungsspitzen auf den stromführenden Leitern mit sich bringen, die den Erdleiter erreichen, daher sollte eine geeignete Überspannungsunterdrückung vor dem Widerstandspfad verwendet und/oder in ihn integriert werden. In meiner Schaltung, wie sie in „Szenario 1“ gezeichnet ist, würde ich eine Transientenunterdrückung mit höherer Spannung zwischen den stromführenden Leitern und Erde sowie eine Transientenunterdrückung mit niedrigerer Spannung zwischen den Messeingängen und Erde verwenden.
  • Die physische Konstruktion aller Widerstände sollte so sein, dass die Anforderungen an Abstände und Kriechstrecken zwischen stromführenden Leitern und Erde erfüllt werden (z. B. verwenden Sie einen Durchgangslochwiderstand, wenn der Abstand zwischen den Leitungen größer als 5 mm ist).

Nachdem ich diese Liste erstellt habe, bin ich immer noch nicht zuversichtlich, dass dies eine gute Idee ist, teilweise weil ich dies noch nie gesehen habe. Die Frage ist also, ob ich etwas verpasst habe oder ob es einen anderen Grund gibt, warum Widerstände zwischen stromführenden Leitern und Erde sollte vermieden werden?

Natürlich ist mir bewusst, dass Isolatoren immer einen endlichen Widerstand haben und Y-Kondensatoren einen Leckwiderstand haben, der in diesem Zusammenhang theoretisch identisch mit sehr hochwertigen Parallelwiderständen ist, aber diese Widerstände sind viel höher als der hier betrachtete Megaohm-Bereich!

Die gesetzliche Grenze für den Erdableitstrom beträgt in Großbritannien je nach Geräteklasse 5 mA oder 1 mA.
Gemäß den Verdrahtungsvorschriften der 16. Ausgabe „sind die maximal zulässigen Ableitströme in Anhang L der 2. Ausgabe von Guidance Note 1 aufgeführt und variieren von 0,25 mA für Glass II-Geräte bis 3,5 mA für IT-Geräte (siehe {7.8.2 } )". 7.8.3 erwähnt: „Jedes Gerät mit einem Leckstrom von mehr als 3,5 mA muss neben dem primären Stromanschluss mit einem Etikett versehen sein, das lautet: „HIGH LEAKAGE CURRENT Erdanschluss vor dem Anschließen der Versorgung erforderlich““
Danke - nur um das klarzustellen, die 30-mA-Zahl, die ich im ersten Aufzählungspunkt erwähnt habe, ist lediglich ein Hinweis auf die RCD-Auslösegrenze. Die von mir erwähnte Anforderung an den Isolationswiderstand von >= 1 MOhm führt tatsächlich zu <= 0,24 mA bei 240 V AC , was nicht nur für Klasse I, sondern auch für Klasse II in Ordnung ist.
Die Erde dient als Sicherheitsleiter, daher darf zu keiner Zeit Strom angelegt werden. Zweitens sind Erdleiter und ordentlicher Leiter im Schaltschrank vor dem RCD (falls vorhanden) miteinander verbunden. Es ist nicht klar, warum Sie dies benötigen, vielleicht könnten Sie mit einer Beschreibung Ihres Testgeräts besser helfen.
@MarkoBuršič Es ist normal, dass aufgrund von EMI-Filterkondensatoren in Netzteilen ein kleiner Erdschluss auftritt .
@MarkoBuršič Stimmte zu, dass nicht klar ist, warum dies notwendig ist.
Ja, ich wollte, dass die Widerstände Strom ziehen, der innerhalb der Leckstrombeschränkungen liegt. Entschuldigung, dass ich die Schaltung nicht im Detail beschrieben habe - ich wollte nur das allgemeine Problem der Verwendung von Widerständen zwischen stromführenden Leitern und Erde untersuchen. Um Unklarheiten auszuräumen: Die Schaltung ist Teil eines Geräts, das Strom an andere angeschlossene Hardware verteilt, die für den Einsatz in Live-Sound-Installationen konzipiert ist, bei denen eine falsche Verkabelung oder schlechte Versorgung möglich ist - daher analysiert das Gerät den Netzeingang und verbindet nur den angeschlossenen Hardware, wenn das Netz alle Diagnosen besteht.
Wenn das Gerät eine Messung zum Testen der Verkabelung durchführen soll, dann würde ich sagen, dass es keine Probleme bezüglich der Verwendung von Widerständen gibt. Vielleicht könnten Sie ein anderes Forum durchsuchen, um zu untersuchen, wie die Installationstester hergestellt werden. Für Großbritannien gibt es solche Instrumente, die unter dem Markennamen Alphatek, Metrel / Eurotest verkauft werden
Mein Rat ist, tun Sie dies nicht. Sie versuchen, Ihre Geräte intelligent genug zu machen, um Gefahren zu erkennen und abzuschalten. Mein Rat ist, dass Sie stattdessen einfach Stromkreisschutzgeräte wie GFCI oder AFCI zu Ihren Geräten hinzufügen. Ich gebe zu, dass ich Ihre lange Frage nicht ganz gelesen habe, und ich entschuldige mich dafür. Aber es war ziemlich lang.
@mkeith - danke, die Frage betraf jedoch das allgemeine Konzept der Verwendung von Widerständen zwischen stromführenden Leitern und Erde und ob dies sicher möglich ist, nicht die Implementierung der von mir beschriebenen spezifischen Schutzschaltung - die Schutzschaltung ist nur das aktuelle Szenario in welche solchen Widerstände erscheinen, was die Frage aufwirft. Um jedoch auf Ihren Kommentar zu antworten, wird das Gerät tatsächlich einen RCD/GFCI und Leistungsschalter haben, und meine Schaltung wird in Verbindung mit diesen arbeiten, um zusätzliche Diagnose-, Sicherheits- und Steuerungsfunktionen bereitzustellen – in diesem Fall ist es also eine erforderliche Konstruktionsfunktion!

Antworten (1)

(Diese Antwort bezieht sich auf britische Vorschriften, da sich der Fragesteller im Vereinigten Königreich befindet.)

Bei einem Widerstand von 2 MOhm, wie in Ihrer Frage besprochen, wäre ein Erdschlussstrom bei 0,1 mA akzeptabel.

Ein weiterer zu berücksichtigender Punkt ist, dass die Kondensatoren der Klasse Y/Klasse X, die normalerweise für die RFI-Unterdrückung verwendet werden, Sicherheitstests unterzogen werden und bei offenem Stromkreis ausfallen müssen . Das Gleiche gilt möglicherweise nicht für die Widerstände, die Sie verwenden möchten.

Gemäß den Verdrahtungsvorschriften der 16. Ausgabe gibt es eine Begrenzung des Erdableitstroms für Geräte der Klasse 1:

5.9.3

Die maximal zulässigen Ableitströme sind in Anhang L der 2. Ausgabe der Guidance Note 1 aufgeführt und variieren von 0,25 mA für Glass II-Geräte bis 3,5 mA für IT-Geräte (siehe {7.8.2}).

Geräte mit höheren Leckagen müssen mit Warnschildern und einem Erdungsanschluss mit hoher Integrität versehen sein.

7.8.2

Jedes Gerät mit einem Leckstrom von mehr als 3,5 mA muss mit einem Etikett neben dem primären Stromanschluss ausgestattet sein, das lautet:

HOHER LECKSTROM
Erdung unbedingt erforderlich, bevor die Stromversorgung angeschlossen wird

5.9.3
7.8.2

Hinweis: Es scheint wahrscheinlich, dass es eine Regelung geben sollte, die eine Verbindung zwischen Spannung und Erde mit Moor-Standard-Widerständen verhindert, bei denen die Wahrscheinlichkeit eines Kurzschlusses viel höher ist als bei Y-bewerteten Kondensatoren ... aber ich weiß nicht was Diese Verordnung ist, also habe ich sie in der Antwort nicht erwähnt, falls sie existiert.
Danke - ich hatte im Sinn, vor der Auswahl des Teils nach Ausfalleigenschaften der Widerstände zu suchen. Im schlimmsten Fall verwende ich schmelzbare Widerstände (die normalerweise einen niedrigen Wert haben) in Reihe mit dem Netzwerk, um zusätzlichen Schutz zu bieten. Ich werde dies als Antwort akzeptieren, wenn niemand widersprüchliche Informationen präsentiert ...
BS7671 ist ein Installationsstandard, kein Gerätestandard, sodass Sie nicht erwarten würden, darin detaillierte Überlegungen zu Geräteinterna zu finden. Der übliche Ansatz für die Widerstandszuverlässigkeit besteht darin, zwei oder mehr Widerstände mit ähnlichem Wert in Reihe zu schalten. Wenn also einer von ihnen kurzschließt, steigt Ihre Leckage nicht so dramatisch an (dies funktioniert bei Kondensatoren nicht so gut, daher die Existenz von speziellen Sicherheitskondensatoren)