Hochautomatisierte Fertigungsanlagen, Rechenzentren aber auch Anlagen mit kontinuierlichen Prozessen erfordern eine zuverlässige Stromversorgung – oft sogar Hochverfügbarkeit, d.h. eine Verfügbarkeit von mindestens 99,9 %, häufig sogar 99,9999 %. Bei einer 99%igen Verfügbarkeit ist mit einer Ausfallzeit von 87,7 Stunden zu rechnen, bei 99,9999 % beträgt die Ausfallzeit 0,53 Minuten. Doch die vielen Server, Automatisierungssysteme, Aufzüge, Sicherheitssysteme, Kommunikationseinrichtungen, Speichermedien und Netzwerkkomponenten tolerieren in der Regel keine Spannungsunterbrechungen oder Unterspannungen unter 10 ms.
Grundvoraussetzung für alle weiteren Maßnahmen ist eine zuverlässige Installation. TN-S-Systeme sind Stand der Technik und in den meisten kritischen Anwendungen ohnehin vorgeschrieben. Im Gegensatz zu den früher üblichen TN-C-Systemen weisen sie z. B. günstigere EMV-Eigenschaften auf. Außerdem ermöglichen sie eine Differenzstromüberwachung (Residual Current Monitoring, RCM). RCM-Messgeräte wie UMG 96RM-E, UMG 509-PRO, UMG 512-PRO oder UMG 20CM von Janitza eignen sich zur Überwachung von Wechselströmen sowie pulsierenden Gleichströmen und können zur permanenten Überprüfung von Fehlerströmen in TN-S-Systemen eingesetzt werden. Mit einem flächendeckenden RCM-System sind Fehler in TN-S-Systemen direkt lokalisiert. So kann der Anwender reagieren, bevor ein kritischer Level erreicht wird. Auch können Abschaltungen durch Fehlstromschutzschalter (RCD) vermieden werden. Dies gilt vor allem für schleichend steigende Differenzströme, beispielsweise ausgelöst durch Isolationsfehler, zu hohe Betriebsströme oder anderweitige Überlastungen von Anlagenteilen oder Verbrauchern.
RCM – Die Funktionsweise
Die grundsätzliche Funktionsweise des RCMs basiert darauf, Phasen und Neutralleiter des zu schützenden Abgangs durch den Summenstromwandler zu führen; der Schutzleiter ist ausgenommen. In der Praxis laufen alle drei Phasen und der Neutralleiter durch den Summenstromwandler. Bei Systemen ohne Neutralleiter wie bei geregelten Antrieben laufen nur die drei Phasen durch den Summenstromwandler. Im fehlerfreien Zustand der Anlage beträgt der Summenstrom Null oder ist im tolerierbaren Bereich, sodass der im Sekundärkreis induzierte Strom ebenfalls Null oder nahe Null ist. Fließt hingegen ein Fehlerstrom zur Erde, verursacht die Stromdifferenz im Sekundärkreis einen Strom, der vom RCM-Messgerät ausgewertet wird.
Moderne RCM-Messgeräte lassen dabei unterschiedliche Grenzwerteinstellungen zu. Ein statischer Grenzwert hat den Nachteil, dass er entweder bei Teillast zu groß oder bei Volllast zu klein ist, d.h. es findet entweder kein ausreichender Schutz statt oder es kommt zu häufigen Fehlalarmen. Bei der dynamischen Grenzwertbildung wird der Fehlerstrom-Grenzwert auf Basis der aktuellen Lastverhältnisse gebildet und ist damit optimal an die jeweils vorliegende Last angepasst.
