220V Landanschluß, Schutzleiter an Rumpf, Aufbau Gleichstromnetz mit Masse an Rumpf

[JulianBuss]

Durch eine Diskussion in einem anderen Thread war ich motiviert, mal zu verstehen was es denn nun mit der Elektrolytischen und galvanischen Korrosion auf sich hat und was nun wie oder auch nicht mit dem Rumpf eines Stahlschiffes verbunden sein soll.

In der Palstek November/Dezember 2010 ist dazu ein ausführlicher Artikel, den ich nun hoffe verstanden zu haben.

Ich habe das für mich wie folgt zusammengefasst und bin nun neugierig, ob es noch einen Fehler in meinen Erkenntnissen gibt:


220V Wechselstrom

220V Wechselstrom besteht aus drei Leitern:

a) Den stromführenden Leitern Phase (L1, braun) und Neutralleiter (Nullleiter, N, blau).
b) Dem nicht stromführenden Schutzleiter (PE, grün/gelb).

Wofür der 220V Schutzleiter benötigt wird

Der Schutzleiter (grün/gelb) ist am Landanschluss mit dem Neutralleiter (blau) verbunden.
Außerdem ist der Schutzleiter mit dem Gehäuse eines 220V Geräts verbunden. Über den Schutzleiter sind also Gehäuse eines Geräts und Neutralleiter (blau) verbunden.

Wenn nun ein Isolationsfehler vorliegt und Phase (braun) versehentlich mit dem Gehäuse eines 220V Geräts verbunden ist, entsteht sofort ein Kurzschluss (denn das Gehäuse ist ja über die Kette Schutzleiter - Landanschluss mit dem Neutralleiter (blau) verbunden). Durch den Kurzschluss löst die Sicherung sofort aus und es kann kein Schaden mehr entstehen.

Was ohne 220V Schutzleiter passiert

Wenn es keinen Schutzleiter gäbe und der Neutralleiter mit Erde verbunden wäre, würde ein Isolationsfehler am Gerät dazu führen, dass das Gehäuse des Geräts konstant unter Spannung steht (denn das stellt nun kein Kurzschluss dar, also löst auch die Sicherung nicht aus).
Wenn nun ein Mensch das Gehäuse anfasst fließt Strom durch den Menschen durch die Kette Isolationsfehler > Phase liegt am Gehäuse > Mensch hat Kontakt zum Gehäuse > Mensch hat Kontakt zur Erde > Erde hat an Land Verbindung zum Neutralleiter.

Warum der 220V Schutzleiter geerdet sein muss

Bei einem 220V Landanschluss ist der Schutzleiter mit dem Neutralleiter und der Erde verbunden.
An dem Gehäuse eines Geräts ist der Schutzleiter angeschlossen.

Um zu verhindern, dass zwischen Erde, Geräten und Menschen Spannungsunterschiede entstehen müssen alle drei Komponenten untereinander verbunden sein.
Daher ist es wichtig, dass der Schutzleiter mit der Erde verbunden ist.

Weiterhin könnte ohne Erdung des Schutzleiters das ganze Boot (bei Metallrümpfen) unter Spannung gesetzt werden, wenn es einen Isolationsfehler gibt und irgendwo Phase mit dem Rumpf verbunden ist.
Mit Erdung löst so ein Isolationsfehler (Phase hat Kontakt mit dem Rumpf) einen Kurzschluss über die Kette Rumpf > Wasser > Erde > Schutzleiter-Erdung an Land > Schutzleiter-Verbindung zum Neutralleiter aus.

Auf einem Boot muss daher der Schutzleiter mit dem Rumpf (bei Metallbooten) oder einem leitendem Element des Rumpfes (z.B. dem Kiel) verbunden sein.

Erdung des 12V Gleichstrom Systems

Der Rumpf darf nicht als stromführender Leiter verwendet werden (sonst entsteht elektrolytische Korrosion), er sollte aber eine nicht stromführende Verbindung zum Batterie-Minus haben.
Damit ist Batterie-Minus ebenfalls mit dem Schutzleiter des Landstromanschlusses verbunden (da dieser ja auch mit dem Rumpf verbunden ist).

Wenn nun durch einen Anschluss- oder Isolationsfehler Batterie-Plus mit dem Rumpf verbunden wird, ergibt das einen Kurzschluss und die in der Batterie-Plus-Leitung hoffentlich vorhandene Sicherung löst aus.
Wenn Batterie-Minus nicht mit dem Rumpf verbunden ist, und durch einen Anschluss- oder Isolationsfehler Batterie-Plus anliegt, entsteht ein Stromfluss Rumpf > Wasser > Rumpf eines anderen Schiffes (bei dem der 220V Schutzleiter mit dem Rumpf verbunden ist). Dadurch entsteht dann elektrolytische Korrosion.

Alle 12V Verbraucher werden also mit zwei Leitern direkt mit der Batterie verbunden (plus, abgesichert, und minus). Minus eines Verbrauchers wird nicht mit dem Rumpf verbunden.

Offene Fragen

a) Batterie-Minus soll mit dem Rumpf verbunden sein - gilt das für alle Batterien wenn man mehrere Batterien hat?
(Logisch gesehen müsste es für alle Batterien gelten, damit in jedem Fall ein Kurzschluss bei Anschluss- oder Isolationsfehler ausgelöst wird).

b) Zwei Metall-Schiffe liegen am gleichen Landstromanschluss. Beide Rümpfe sind nun über den Schutzleiter des Landstromanschlusses leitend miteinander verbunden. Wenn beide Rümpfe nun Potentialunterschiede aufweisen, entsteht ein geringer Fluss vom Rumpf mit dem unedleren Metall zum Rumpf mit dem edleren Metall. Dabei entsteht galvanische Korrosion in geringem Ausmaß.

Laut Palstek hilft dagegen der Anschluss des Landstromanschlusses über einen Trenntransformator.
Andererseits sei das zu vernachlässigen, wenn man beim Verlassen des Schiffes den Landstrom trennt.

Meinungen dazu? Setzt jemand einen Trenntransformator ein?

Quintessence

Schutzleiter vom 220V Landanschluss kommt an den Rumpf.
Batterie-Minus kommt an den Rumpf.
12V Verbraucher werden immer mit zwei Kabel an die Batterie angeschlossen: Minus und Plus (abgesichert).

[chris24]

Zitat von JulianBuss

Was ohne 220V Schutzleiter passiert

Wenn es keinen Schutzleiter gäbe und der Neutralleiter mit Erde verbunden wäre, würde ein Isolationsfehler am Gerät dazu führen, dass das Gehäuse des Geräts konstant unter Spannung steht (denn das stellt nun kein Kurzschluss dar, also löst auch die Sicherung nicht aus).
Wenn nun ein Mensch das Gehäuse anfasst fließt Strom durch den Menschen durch die Kette Isolationsfehler > Phase liegt am Gehäuse > Mensch hat Kontakt zum Gehäuse > Mensch hat Kontakt zur Erde > Erde hat an Land Verbindung zum Neutralleiter.



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Wenn der Mensch ein unter Spannung stehendes Gehäuse berühren würde, würde der FI-Schalter und nicht die Sicherung auslösen. Auch bei Erdungen der Phase löst der Fi-Schalter aus. Nur wenn ein Kurzschlussstrom von über 16A fließt, fliegt die Sicherung und auch nur dann schneller als der FI, wenn der Charakteristik entsprechend ein so großer Strom fließt, dass die Auslösung schneller als beim FI (ca. 50ms) erfolgt.

[Superpapa]

Also die Worte meines Vorredners bewzüglich des FI-Schutzschalters möchte ich auf jeden Fall unterstreichen.
Der FI-Schutzschalter funktioniert so, das bei 2 Phasen der "Einpuff-Strom" mit dem "Auspuff-Strom" verglichen wird und bei Unterschieden oberhalb 25 milli-Ampere der Schalter trennt. Die Unterschiede können nur aus dem Abfließen irgendwelcher Ströme über irgendwelche undefinierten Wege (kann natürlich schlimmstenfalls ein menschlicher Körper sein) herrühren aber diese Auslöse-Ströme sind ungefährlich.
Der Potentialausgleich (gelb-grün) stellt eine Verbindung zur Landmasse, Kraftwerksmasse, Fundamenterder dar und ist leider selten identisch mit dem Potential des Wassers - Folge: Es fließen bei gelb-grün auf Bootsrumpf Ströme zwischen Bootsrumpf und Wasser. Der Effekt wird mit galvanischer Korrosion beschrieben und führt zu teilweise recht heftigem Materialabtrag.
Ein vernünftiger Landanschluss in Verbindung mit FI-Schalter mit allen Schutzeinrichtungen - optimal Trenntrafo - ist auf jeden Fall anzuraten, jedoch ohne den landseitigen Potentialausgleich auf Bootsmasse zu legen.
Google mal nach Max Reincke - Yachtelektrik, da sind verschiedene Möglichkeiten aufgeführt.
Leider sind auch einige Elektro-Fachleute mit diesem Thema überfordert - besser ist, sich selber informieren und dann die richtige Ausführung dem Fachmann zu überlassen.
Gruß
Michael

[Akki]

seit 1987 haben wir 230V.

[Lettie]

Das mit den Batterien denke ich mal so,daß nur dann alle eine Verbindung (Minus-Rumpf)haben müssen,wenn Sie unterschiedliche Funktionen haben oder anders gesagt,wenn sie nicht im selben System eingebunden sind.Wenn es so wäre,dann bestünde ja praktisch diese Verbindung schon,da sie untereinander bereits verbunden sind.

[Dagobertreiten]

Zitat von Superpapa

Also die Worte meines Vorredners bewzüglich des FI-Schutzschalters möchte ich auf jeden Fall unterstreichen.
Der FI-Schutzschalter funktioniert so, das bei 2 Phasen der "Einpuff-Strom" mit dem "Auspuff-Strom" verglichen wird und bei Unterschieden oberhalb 25 milli-Ampere der Schalter trennt. Die Unterschiede können nur aus dem Abfließen irgendwelcher Ströme über irgendwelche undefinierten Wege (kann natürlich schlimmstenfalls ein menschlicher Körper sein) herrühren aber diese Auslöse-Ströme sind ungefährlich.
Der Potentialausgleich (gelb-grün) stellt eine Verbindung zur Landmasse, Kraftwerksmasse, Fundamenterder dar und ist leider selten identisch mit dem Potential des Wassers - Folge: Es fließen bei gelb-grün auf Bootsrumpf Ströme zwischen Bootsrumpf und Wasser. Der Effekt wird mit galvanischer Korrosion beschrieben und führt zu teilweise recht heftigem Materialabtrag.
Ein vernünftiger Landanschluss in Verbindung mit FI-Schalter mit allen Schutzeinrichtungen - optimal Trenntrafo - ist auf jeden Fall anzuraten, jedoch ohne den landseitigen Potentialausgleich auf Bootsmasse zu legen.
Google mal nach Max Reincke - Yachtelektrik, da sind verschiedene Möglichkeiten aufgeführt.
Leider sind auch einige Elektro-Fachleute mit diesem Thema überfordert - besser ist, sich selber informieren und dann die richtige Ausführung dem Fachmann zu überlassen.
Gruß
Michael

Hallo Michael,
das Stimmt so nicht ganz was du geschrieben hast.
Der Fi-Schalter kann nur den Differenzstrom zwischen Null ( Blau) und Grün / Gelb (Schutzleiter- Erde) messen, sollte da ein Strom von ca.0,030 Ampere auftreten so löst er aus.
Gruß
Dagobertreiten

[Jo-sch]

Ich hätte zum sogenannten Landstrom eine ganz banale Frage. Welche Länge des Kabels würdet ihr empfehlen?

[Sunnyxxl]

.....auch das stimmt nicht: Der Strom zwischen Phase und Null wird gemessen und zur Auslösung des FI benutzt!
Gruß Ulli

[Superpapa]

Zitat von Dagobertreiten

Hallo Michael,
das Stimmt so nicht ganz was du geschrieben hast.
Der Fi-Schalter kann nur den Differenzstrom zwischen Null ( Blau) und Grün / Gelb (Schutzleiter- Erde) messen, sollte da ein Strom von ca.0,030 Ampere auftreten so löst er aus.
Gruß
Dagobertreiten

Hi
ich bleibe dabei, der grün-gelbe Potentialausgleich hat nix mit FI zu tun. Da ist auch kein PE-Anschluss am FI für vorgesehen. Es werden nur die Leiter (bei Wechselstrom L und N) angeschlossen.
Der Sinn ist nicht, Nulleiter mit Schutzleiter zu vergleichen, sondern so, wie oben etwas volkstümlich beschrieben.
Gruß
Michael
PS: Die Landstromkabellänge ist vorgreschrieben zwischen 15 und 25 m und muss H07RNF o. glw. Kabelqualität mit CEE-Stecker/Kupplung haben.

[JulianBuss]

Zitat von Superpapa

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Der Potentialausgleich (gelb-grün) stellt eine Verbindung zur Landmasse, Kraftwerksmasse, Fundamenterder dar und ist leider selten identisch mit dem Potential des Wassers - Folge: Es fließen bei gelb-grün auf Bootsrumpf Ströme zwischen Bootsrumpf und Wasser. Der Effekt wird mit galvanischer Korrosion beschrieben und führt zu teilweise recht heftigem Materialabtrag.

wenn also nun die galvanische Korrosion (bei Verbindung von Schutzleiter mit Bootsrumpf) so heftig ist und man deswegen den Schutzleiter NICHT mit dem Bootsrumpf verbindet, wie begegnet man dann der Gefahr eines Isolationsfehlers (Phase liegt auf Rumpf)?

Und warum schreibt die Palstek, dass man auf jeden Fall aus Sicherheitsgründen den Schutzleiter auf Bootsmasse legen soll?

[Jo-sch]

Zitat von Superpapa

PS: Die Landstromkabellänge ist vorgreschrieben zwischen 15 und 25 m und muss H07RNF o. glw. Kabelqualität mit CEE-Stecker/Kupplung haben.

Da wir auf unserer Shetland den Platz genau einteilen müssen, würde 15 Meter von der Länge her reichen?

[Superpapa]

Zitat von JulianBuss

wenn also nun die galvanische Korrosion (bei Verbindung von Schutzleiter mit Bootsrumpf) so heftig ist und man deswegen den Schutzleiter NICHT mit dem Bootsrumpf verbindet, wie begegnet man dann der Gefahr eines Isolationsfehlers (Phase liegt auf Rumpf)?

Und warum schreibt die Palstek, dass man auf jeden Fall aus Sicherheitsgründen den Schutzleiter auf Bootsmasse legen soll?

Weil bei undefiniert abfließenden Strömen der FI auslösen sollte. Wenn wegen des Isolationsfehlers der "Hin-Strom" nicht exakt dem "Her-Strom" entspricht, löst der FI aus und schaltet alle Phasen stromlos.
Es steht zuweilen viel in Zeitungen, wenn der Redakteur sich davon einen Sicherheitsgewinn verspricht, soll er. Mir wäre das Risiko der elektrolytischen Korrosion zu groß.
Übrigens der Max Reincke heißt in Wirklichkeit Martin Reincke.
Gruß
Michael

[chris24]

Zitat von Superpapa

Weil bei undefiniert abfließenden Strömen der FI auslösen sollte. Wenn wegen des Isolationsfehlers der "Hin-Strom" nicht exakt dem "Her-Strom" entspricht, löst der FI aus und schaltet alle Phasen stromlos.
Es steht zuweilen viel in Zeitungen, wenn der Redakteur sich davon einen Sicherheitsgewinn verspricht, soll er. Mir wäre das Risiko der elektrolytischen Korrosion zu groß.
Übrigens der Max Reincke heißt in Wirklichkeit Martin Reincke.
Gruß
Michael

Der FI-Schalter löst aber nur aus, wenn die Phase bezug zur Erde hat. D.h. wenn du auf deinem GFK-Schiff die Phase auf ein Metallteil legst, das wiederum keine Verbindung zum Wasser hat, erfolgt keine Auslösung des FI-Schalters.

Deswegen lieber einen Tranntrafo verwenden und alles ordentlich erden.

[sea u in denmark]

Zitat von Jo-sch

Ich hätte zum sogenannten Landstrom eine ganz banale Frage. Welche Länge des Kabels würdet ihr empfehlen?

Ich finde es praktisch, zwei Kabel zu haben: Eines mit passender Länge für die Steckdose am Heimatsteg, und mindestens ein möglichst langes für weiter entfernte Steckdosen unterwegs.

sea u in denmark

[Jo-sch]

Wenn ich den Platz hätte, wären 2 Kabel kein Problem. Die habe ich beim Camping auch immer dabei. Jetzt wollen wir aber das Wassercampen versuchen. Dazu haben wir eine Shetland 536 gekauft und die möchten wir nach Möglichkeit perfekt ausrüsten. Daher meine Frage, Marinaerfahrung habe ich leider noch nicht.
Wenig Platz, = 1 Kabel!
Würde denn die Länge von 15Metern ausreichen um in einer Marina Landstrom zu bekommen? Oder würdet Ihr mehr Kabel mitnehmen.

[chris24]

Zitat von Jo-sch

Wenn ich den Platz hätte, wären 2 Kabel kein Problem. Die habe ich beim Camping auch immer dabei. Jetzt wollen wir aber das Wassercampen versuchen. Dazu haben wir eine Shetland 536 gekauft und die möchten wir nach Möglichkeit perfekt ausrüsten. Daher meine Frage, Marinaerfahrung habe ich leider noch nicht.
Wenig Platz, = 1 Kabel!
Würde denn die Länge von 15Metern ausreichen um in einer Marina Landstrom zu bekommen? Oder würdet Ihr mehr Kabel mitnehmen.

Dein Sparhaushalt in allen Ehren, aber hier ist sparen doch fehl am Platz. Du ärgerst dich grün und blau, wenn du in einer Marina stehst und das Kabel nicht reicht. 15m sind zwar meistens ausreichend, aber manchmal eben auch nicht.

Eine gute Lösung ist, wie ich finde, eine Kabeltrommel mitzunehmen, um dann ggf. verlängern zu können.

[Jo-sch]

Zitat von chris24

Du ärgerst dich grün und blau, wenn du in einer Marina stehst und das Kabel nicht reicht. 15m sind zwar meistens ausreichend, aber manchmal eben auch nicht.

Eine gute Lösung ist, wie ich finde, eine Kabeltrommel mitzunehmen, um dann ggf. verlängern zu können.

Eine Trommel nehme ich dann doch nicht, ich habe aber noch 25 Meter CEE zu Hause. Das werde ich dann erst mal mitnehmen. Vielen Dank für Eure Ausführungen.

[ManfredBochum]

Hallo

Falls es jemanden interessiert.

Im Fi ist ein Summenwandler drin.
Ausgewertet wird die StromDIFFERENZ hin und rückfliessender Strom.
Dreimal L und einmal N bei vierpoligen.
Getrennt werden alle Phasen UND N (mit Nachlauf) im Fehlerfall.
Auslösezeit max. 25mS.
Bei 30mA Fi`s wird typ. auf 20 bis 22mA, durch abmagnetisieren des weichmagnetischen Auslösers, justiert.
Muß so sein, um bei Gleichtaktstörungen sicher trennen zu können.

Hab ca. eine Million von den Dingern auf meiner Fertigungsstrecke gebaut.

Gruß Mani

[JulianBuss]

Danke an alle für die Beiträge, nun weiß ich, dass meine Erkenntnisse korrekt sind.

[jannie]

Zitat von JulianBuss

..........b) Zwei Metall-Schiffe liegen am gleichen Landstromanschluss. Beide Rümpfe sind nun über den Schutzleiter des Landstromanschlusses leitend miteinander verbunden. Wenn beide Rümpfe nun Potentialunterschiede aufweisen, entsteht ein geringer Fluss vom Rumpf mit dem unedleren Metall zum Rumpf mit dem edleren Metall. Dabei entsteht galvanische Korrosion in geringem Ausmaß.

Laut Palstek hilft dagegen der Anschluss des Landstromanschlusses über einen Trenntransformator.
Andererseits sei das zu vernachlässigen, wenn man beim Verlassen des Schiffes den Landstrom trennt.

Meinungen dazu? Setzt jemand einen Trenntransformator ein?
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Moin,
entweder einen Trenntrafo oder einen galvanischen Isolator (den letzteren empfehle ich in der sicheren Ausführung von Sterling). Lies mal hier: http://www.boote-forum.de/showthread...scher+Isolator

gruesse
Hanse

[Arno]

Hallo Julian,wegen Deiner Frage.Ich habe einen Trenntrafo an Bord.Allerdings sollte der dann auch fachmännisch angeschlossen werden.Hat bei mir,leider erst nachträglich Ulli(Sunny xxl), ordnunggemäß gem. VDE Norm gemacht.
Gruß Arno

[Superpapa]

Zitat von chris24

Der FI-Schalter löst aber nur aus, wenn die Phase bezug zur Erde hat. D.h. wenn du auf deinem GFK-Schiff die Phase auf ein Metallteil legst, das wiederum keine Verbindung zum Wasser hat, erfolgt keine Auslösung des FI-Schalters.

Deswegen lieber einen Tranntrafo verwenden und alles ordentlich erden.

Sicher hast Du recht. Die Vögel auf der Hochspannungsleitung aber auch. Solange kein Strom fließt, stört die Spannung nicht, da bedarf es keiner FI-Auslösung. Sowie ein klitzekleiner Strom (oberhalb 25 mA) fließt, z.B. weil Du in einem Joghurtbecher bei einem Isolationsfehler mal ne Spundwand anfasst, schaltet der FI ab.
Der Trenntrafo ist ein nützliches Teil, sollte aber nicht zu knapp bemessen sein, damit er bei höheren Lasten nicht zu warm wird. Es geht aber auch ohne und dann ist die Brandgefahr auch überschaubar. Und das Boot werde ich nie erden - habe ein TT-Netz.
Eine ordentliche Installation ist natürlich Voraussetzung.
Gruß
Michael