Spannung zwischen N und PE 230V

Wenn Sie die Werte für Spannung Phase/Neutralleiter, Spannung zwischen Sternpunkt und Erde und Spannung Phase/Schutzleiter gemessen haben, können Sie folgende Fragen vermutlich schon beantworten:

• Ist die Verkabelung der Steckdose fehlerhaft?
• Ist die Last an der Abzweigleitung zu hoch?
• Liegt an empfindlichen elektrischen Lasten genau die erforderliche Spannung an?

Diese drei schnellen Messungen, die an einer Steckdose vorgenommen werden, liefern Ihnen ein fundiertes Wissen über die Energieversorgung eines Gebäudes.

Prüfung einer dreipoligen Steckdose auf Erdpolarität

Falsch verkabelte Steckdosen sind nichts Außergewöhnliches. Eine dreipolige Steckdose verfügt über einen Phasenanschluss (kurz), einen Neutralleiteranschluss (lang) und einen Erdungsanschluss (in U-Form). Sind Phase (schwarz) und Neutralleiter (weiß) vertauscht? Sind Neutral- und Erdkabel (grün) vertauscht oder kurzgeschlossen?

Solche Bedingungen bleiben oft lange Zeit unentdeckt. Viele Lasten sind gegenüber Polarität nicht empfindlich und werden durch eine Vertauschung von Neutralleiter und Phase nicht beeinträchtigt. Andererseits gibt es empfindliche elektronische Lasten wie Computer und Instrumente, für die eine saubere Erdung (ohne Spannung oder Lastströme) wichtig ist. Eine einzige Vertauschung von Neutralleiter und Erde kann das gesamte Erdungssystem beeinträchtigen.

Was finden Sie also vor?

Phase-Neutral ist die Lastspannung. Die Spannung sollte etwa 120 V (meist 115 V bis 125 V) betragen. Ihre Messung ergibt genau 118,5 V.

• Die Spannung zwischen Sternpunkt und Erde ist ein Spannungsabfall, der durch Laststrom verursacht wird, der durch die Impedanz des weißen Kabels fließt. Nehmen wir einmal an, dass 1,5 V gemessen werden.
• Man kann sich Phase-Erde als die Quelle der an der Steckdose verfügbaren Spannung vorstellen. Sie lesen 120,0 V aus. Ihnen fällt auf, dass der Wert für Phase-Erde höher ist als für Phase-Neutral. Phase-Erde entspricht sogar der Summe der Spannung zwischen Sternpunkt und Erde und Phase-Neutral.

Sind diese Messwerte normal? Ist die Steckdose korrekt angeschlossen?

Die häufigste fehlerhafte Verkabelung entsteht durch die Vertauschung von Phase und Neutralleiter oder durch die Vertauschung oder das Kurzschließen von Neutralleiter und Erde. Wie stellt man diese Bedingungen fest?

1. Die Messung von Phase-Neutral reicht allein nicht aus, um festzustellen, ob diese Komponenten vertauscht wurden. Die Messung muss von Neutralleiter-Erde oder Phase-Erde erfolgen. Wenn die Spannung zwischen Sternpunkt und Erde etwa 120 V und diejenige zwischen Phase und Erde nur einige wenige Volt beträgt, wurden Phase und Sternpunkt vertauscht.
2. Unter Lastbedingungen sollte eine gewisse Spannung zwischen Sternpunkt und Erde vorliegen – typisch sind 2 V oder geringfügig weniger. Wenn die Spannung zwischen Sternpunkt und Erde 0 V beträgt – wieder unter der Voraussetzung, dass sich Last im Stromkreis befindet –, dann überprüfen Sie die Steckdose auf eine versehentlich oder absichtlich gelegte Verbindung zwischen Sternpunkt und Erde.
3. Um zu prüfen, ob Neutralleiter und Erde vertauscht wurden, nehmen Sie die Messung zwischen Phase und Neutralleiter sowie zwischen Phase und Erde unter Last vor. Zwischen Phase und Erde sollte ein höherer Wert gemessen werden als zwischen Phase und Neutralleiter. Je höher die Last, desto höher ist der Unterschied. Ist die mit Last im Stromkreis gemessene Spannung Phase/Neutralleiter höher als zwischen Phase und Erde, so wurden Neutralleiter und Erde vertauscht. Dies stellt ein potenzielles Sicherheitsrisiko dar, und die Bedingung ist sofort zu beheben.

Der Messwert zwischen Phase und Erde sollte der höchste der drei Messwerte sein. Die Erdungsverbindung sollte unter normalen fehlerfreien Bedingungen keinen Strom führen und entsprechend keinen Spannungsabfall aufweisen. Man kann sich die Erdverbindung wie ein Kabel vorstellen, das zur Stromquelle (dem Hauptschaltfeld des Transformators) zurückführt, wo sie mit dem Neutralleiter verbunden ist. Auf der Steckdosenseite der Erdungsleitung, an der die Messung erfolgt, ist die Erde mit keiner Spannungsquelle verbunden (auch unter der Annahme, dass kein Fehler vorliegt). Das Erdungskabel ist also wie eine lange Messleitung, die zur Quellspannung zurückführt. Wenn eine Last angeschlossen ist, sollte die Quellspannung der Steckdose Phase/Schutzleiter der Summe aus der Spannung Phase/Neutralleiter (der Spannung entlang der Last) und der Spannung zwischen Sternpunkt und Erde (dem Spannungsabfall auf dem Neutralleiter bis zum Anschluss am Erdstromkreis) entsprechen.

• 30.04.2021, 10:16 Uhr
• Sicher arbeiten

4,1/5 Sterne (21 Stimmen)

In einer elektrischen Anlage treten wiederholt gefährliche Spannungen auf, was auf eine Neutralleiterunterbrechung in einem zentralen Bereich der Anlage zurückzuführen ist. Fehler und Sicherheitsmängel an elektrischen Anlagen verursachen nicht nur Sachschäden durch Überspannung oder Brand, es besteht auch eine erhebliche Gefahr für Leib und Leben.

In dieser Fachfrage, die uns erreichte, beschreibt der User sehr gefährliche Umstände.

Frage aus der Praxis

In einer umfangreichen elektrischen Anlage habe ich folgendes Phänomen festgestellt.

Über L1 Vorsicherung und L1 FI und dann über LSS-Automat sollte am betreffenden Strang, an dem meines Wissens nur 2 Doppelsteckdosen installiert sind, eine 3. Doppelsteckdose installiert werden. Beim Anschluss dieser an die vermeintlich stromlose Zuleitung habe ich festgestellt, dass diese wohl doch nicht spannungsfrei ist, und es wurde sogar der FI ausgelöst (hat ganz gut gezwickt).

Mit DUS-Pol konnte auch eine Spannung festgestellt werden, aber keine 230 V. Mit dem Multimeter habe ich dann eine Spannung von 81 V messen können. Auch nachdem ich die Vorsicherung L1 (Neozed) entfernt hatte und auf der Stromschiene auch keine Spannung mehr zu messen war, lagen am Ausgang der Sicherung immer noch 81 V an. Nachdem ich die Vorsicherung L2 entfernt hatte war die Leitung nicht spannungsfrei, allerdings waren es nur noch 1,2 V, sodass ich vermeintlich gefahrlos arbeiten konnte. Die Spannung fiel auch bei eingedrehten Vorsicherungen, als ich einen benachbarten LSS (L2) ausgeschaltet hatte, auf 1,2 V.

Nachdem ich die neue Leitung und Steckdosen verlegt hatte, und die Leitung anschließen wollte, habe ich abermals einen Stromschlag bekommen, obwohl ich vor der Montage auch drangefasst hatte und nichts war. Nun konnte ich an der Sicherung und der Leitung 50 V messen. Erst als ich alle 3 Vorsicherungen (L1-3) entfernt hatte, war der Strang spannungsfrei. Nach Rücksprache mit einem Kollegen, der wohl mehr Berufserfahrung hat, sagte dieser, so was könne vorkommen bei so umfangreichen Anlagen, und wäre auf induktive oder kapazitive Spannungen zurückzuführen, die möglicherweise von einer Neonlampe kommen könnte, die noch mit an dem Strang hinge, obwohl ich das eigentlich ausschließen würde.

Daher meine Frage:
Liegt mein Kollege da richtig, und man müsse mit so was leben und könne das nicht ändern, oder darf das gar nicht sein und ist auf einen Schaltungsfehler zurückzuführen?

Kurz noch zur Info: Es gibt noch zwei weitere Unterverteilungen mit Vorsicherung und FI. Die Leitung geht möglicherweise über einen zweiten Schaltkasten/Klemmleiste. An der betreffenden Unterverteilung hängen noch drei Klimaanlagen über Drehstromsicherungsautomaten. Die gemessenen Spannungen von 1,2 V, 50 V und 81 V sind je nach Konstellation konstant und bauen sich nicht nach und nach auf. Die meisten Leitungen liegen in einer Drahtpritsche oder sind in dicken Bündeln verlegt.

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Antwort des Experten

Bei dem geschilderten Problem handelt es sich vermutlich um eine Neutralleiterunterbrechung in einem zentralen Bereich der Anlage. Die Ursachen für eine Neutralleiterunterbrechung können sehr vielfältig sein.

Um dieses besser zu verstehen, muss die Theorie der Drehstromtechnik betrachtet werden. Dabei wird das Dreileitersystem ohne Sternpunktbelastung, sowie das Vierleiternetz des öffentlichen Energieverteilungssystems mit den Leiterbezeichnungen L1, L2, L3, N mit dem angeschlossenen Neutralleiter im Sternpunkt, betrachtet.

Im Vierleitersystem fließt bei symmetrischer Last (Außenleiterströme sind gleich groß) kein Rückstrom über den Neutralleiter. An jedem Strang liegt die gleiche Spannung an. Sind die Belastungen der einzelnen Stränge unterschiedlich hoch, bleibt die Spannung gleich (230 V/400 V), die Strangströme unterscheiden sich und es fließt ein Ausgleichsstrom über den Neutralleiter zurück. Etwaige Unsymmetrien im Versorgungsnetz werden im Vierleiternetz ausschließlich über den Strom im Neutralleiter ausgeglichen. Werden die Außenleiter symmetrisch belastet, fließt im Neutralleiter kein Rückstrom (siehe Drehstromverbraucher wie z.B. Motoren).

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Unterbrechung des Neutralleiters: Auswirkungen

Ist jedoch der Neutralleiter (Sternpunkt) unterbrochen, bilden die Widerstände der Verbraucher an den einzelnen Außenleitern einen Spannungsteiler, wodurch sich das Potenzial des nun Sternpunkts „verschoben“ wird. Diese ungleiche Lastaufteilung wird als „Schieflast“ bezeichnet.

So kann bei unterschiedlich hohen Strömen in den Außenleitern, die Spannung zwischen den am geringsten belasteten Außenleiter und dem Sternpunkt (Neutralleiter) nahezu auf die Spannung zwischen zwei Außenleitern steigen. Dieses kann zu erheblichen Überspannungsschäden an den elektrischen Betriebsmitteln führen.

Unterbricht man nun L1 durch Herausdrehen der Neozed-Vorsicherung, entsteht eine Reihenschaltung der Verbraucher von Strang L2 und L3, die direkt auf der Außenleiterspannung von 400 V angeschlossen sind (siehe Skizze unten).

Laut den Kirchhoffschen Regeln werden die Verbraucher vom gleichen Strom durchflossen bzw. an den Betriebsmitteln mit dem höchsten Widerstand und geringster Leistung, fällt die höchste Spannung ab. Im Umkehrschluss heißt das konkret, die kleinsten Verbraucher hängen an der höchsten Spannung (Überspannungsschäden!!), die größten Verbraucher mit kleinem Widerstand hängen an niedriger Spannung.

Je nach Anzahl der eingeschalteten Verbraucher an L2 und L3, wird die Spannung unterschiedlich aufgeteilt (Prinzip Spannungsteiler) die ganz klar zwischen Neutralleiter und Erdpotenzial gemessen werden kann (81 V/50 V/1,2 V). Deswegen löst bei Berührung, trotz ausgedrehter Sicherung, die Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (RCD) aus. D.h. kleinere Verbraucher (z.B. Fernseher, Netzteile usw.) können durch die Überspannung bzw. Brand zerstört werden, wobei große Verbraucher nicht richtig funktionieren und ausfallen können (z.B. Heizkörper heizen nicht richtig).

Fazit zu den Ursachen einer Neutralleiterunterbrechung

Das von Ihnen geschilderte Problem ist ein sehr großer Fehler und Sicherheitsmangel in der Anlage und muss schnellstens behoben werden!

Hierbei kann es nicht nur zu Sachschäden durch Überspannung oder Brand kommen, es besteht eine erhebliche Gefahr für Leib und Leben!

Mögliche Ursachen:

• Der Neutralleiter kann durch Überlastung in einer der Verteilungen „abgeschmort“ sein.
• lockere Klemmverbindung im zentralen Bereich der Anlage
• Drahtbruch durch mögliche Erschütterung

Beitrag von September 2014, zuletzt aktualisiert am 30.04.2021

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