Isolationsüberwachungsgeräte sind in der Produktnorm IEC 61557-8:2007-06 definiert. Danach müssen diese Geräte mit einem aktiven Messverfahren ausgestattet sein. Aktiv heißt in diesem Fall, die Geräte erzeugen eine Messspannung, die dem Netz zwischen aktiven Leitern und Erde überlagert wird. Kommt es zu einem Isolationsfehler schließt sich der Messkreis und es fließt einer dem Isolationsfehler proportionaler Messstrom. Unterschreitet der Isolationswiderstand den eingestellten Ansprechwert, so erfolgt eine Meldung. Damit auch bei der Anwendung im Bereich der geregelten Antriebe (Schiffsantriebe) eine sichere und zuverlässige Isolationsüberwachung erfolgt, müssen diese Geräte mit einem speziellen Messverfahren, dem sogenannten Pulscode-Messverfahren, ausgerüstet sein. Isolationsüberwachungsgeräte, die mit einer reinen Messgleichspannung arbeiten, versagen in dieser Anwendung ihren Dienst und führen zu Fehlmeldungen.
Isolationsfehlersuche in IT-Systemen
Die Elektroinstallation auf Schiffen und Offshore-Einrichtungen ist häufig weit verzweigt und dadurch auch flächenmäßig ausgedehnt. Für den zuständigen Elektriker kann das natürlich im Falle eines Isolationsfehlers einen enormen Zeitaufwand bis hin zum Nichtfinden des Isolationsfehlers bedeuten. In der IEC 60092-507:2008-01 „Electrical installation in ships – Part 507:Pleasure craft” heißt es deshalb zum Beispiel im Abschnitt 7.2.3.1 “Non-earthed systems: Insulation monitoring devices shall be fitted to give warning of earth faults and assist in the location of a fault”. In der Praxis erfolgt dies durch den Einsatz von Einrichtungen zur Isolationsfehlersuche nach IEC 61557-09:2009-01. Diese sind in der Lage, Isolationsfehler innerhalb kürzester Zeit automatisch und präzise zu lokalisieren.
Dies geschieht mit Hilfe eines Prüfstrom-Generators und entsprechenden Messstromwandlern, die in dem jeweiligen Stromkreis installiert werden. Im Falle eines Isolationsfehlers wird vom Prüfstrom-Generator ein Prüfstrom IT erzeugt, der dann durch die verschieden angeordneten Messstromwandler über den Isolationsfehler fließt. Anhand der Zuordnung Messstromwandler/Stromkreis kann so schnell die fehlerbehaftete Stelle automatisch lokalisiert werden. Die Forderung nach einer schnellen Lokalisierung und Beseitigung eines Isolationsfehlers ist auch in der IEC 60364-4-41:2005-7 im Abschnitt 411-6.3.2 enthalten. Dort heißt es: Es ist empfohlen, dass ein erster Fehler so schnell wie praktisch möglich beseitigt wird.
Überwachung abgeschalteter Verbraucher
Auf Schiffen und Offshore-Einrichtungen sind Winden, Motorpumpen und Generatoren typische Hilfsmittel, die an Deck installiert und dort den rauen Seebedingungen ausgesetzt sind. Zu diesen Bedingungen gehören hohe Luftfeuchtigkeit, Salzwasser, extreme Temperaturunterschiede, hohe UV-Strahlung, aggressive Chemikalien und Abgase. Das elektrische Isolationsmaterial der Motoren beziehungsweise Generatoren wird dadurch ständig mechanisch und chemisch extrem beansprucht. Dies gilt auch für Kabel, deren Isolierung einer hohen UV-Strahlung ausgesetzt und dadurch brüchig werden kann. Nicht zuletzt können auch Anschlusskästen unbemerkt mit Salzwasser durchnässt werden.
Als Folge können unbemerkt Isolationsfehler auftreten, die dann beim Einschalten eines Motors die Sicherung auslösen und dadurch eine vielleicht wichtige Inbetriebnahme verhindern (etwa Feuerlöschpumpen). Reicht der Fehlerstrom nicht zum Auslösen der Sicherung, besteht die Gefahr, dass es an der Fehlerstelle zu einer Überhitzung und damit zu einer akuten Brandgefahr kommen kann. Um diese Gefahr zu vermeiden, wird der Isolationswiderstand des Verbrauchers im Stillstand überwacht und bei Unterschreitung eines relativen hochohmigen Wertes (≥ 1 MΩ) eine Meldung ausgelöst. Diese sogenannte Offline-Überwachung kann, bedingt durch die allpolige Trennung, sowohl in ungeerdeten als auch geerdeten Netzen eingesetzt werden. hei
Praktische Anwendungen
IT-Systeme mit Isolationsüberwachung werden in vielen Bereichen von Schiffen eingesetzt. Typischerweise sind dies die Antriebe von Schiffspropellern. Aber auch in untergeordneten Bereichen im Bereich von Pumpen findet man häufig IT-System mit Isolationsüberwachung. In geerdeten Systemen wird die Differenzstromüberwachung beispielsweise zur Kontrolle von AC-230-V-Netzen eingesetzt, um dort ein Ansprechen von Schutzeinrichtungen zu vermeiden beziehungsweise um sich anbahnende mögliche Störungen frühzeitig zu erkennen. Diese Systeme nutzen dann auch die modernen Kommunikationsstrukturen, um diese Informationen an eine zentrale Leittechnik zu melden. Auf Kreuzfahrtschiffen, Tankschiffen und Offshore-Plattformen haben die Betreiber ein gemeinsames Ziel: Passagiere und Personal umfassend vor den Gefahren durch elektrischen Strom zu schützen und einen möglichst störungsfreien Betrieb der elektrischen Anlagen zu gewährleisten. Mit der Anwendung des IT-Systems mit Isolationsüberwachung oder Differenzstromüberwachung in geerdeten Systemen sind vielfältige Möglichkeiten gegeben.
