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Ursachen einer Neutralleiterunterbrechung

Fehler an elektrischen Anlagen können Menschenleben gefährden.
Fehler an elektrischen Anlagen können Menschenleben (Bildquelle: Thinkstock) gefährden.

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 vor einigen Tagen 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 2 weitere Unterverteilungen mit Vorsicherung und FI. Die Leitung geht möglicherweise über einen 2. Schaltkasten/Klemmleiste. An der betreffenden Unterverteilung hängen noch 3 Klimaanlagen über Drehstromsicherungsautomaten. Die gemessenen Spannungen von 1,2V, 50V und 81V 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.

Antwort des Experten

Udo Mathiae

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 (230V/400V), 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).

Abb 1: Vierleitersystem

Vierleitersystem

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.

Abb 2: Dreileitersystem ohne Sternpunktanschluss

Dreileitersystem

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.

Abb. 3: Schaltung bei Neutralleiterunterbrechung mit herausgedrehter Vorsicherung L1

Schaltung Neutralleiterunterbrechung

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 Fehlerstromschutzeinrichtung (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

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.
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Kommentare

Kommentar von L. Weinert |

Sehr gut erklärt, darum muss ich mich auch unbedingt kümmern. Im Alltag, solange alles funktioniert denk man nicht daran. Vielen Dank.

Kommentar von Klaus Gabriel |

Ich hatte auch einmal auf dem N-Leiter völlig unerwartet volle Spannung und fand in der Verteilung die lose N-Klemme. Seit dem überprüfe ich vor Installationen immer erst alle Schrauben von den Klemmen in der Verteilung. Man muss sich immer wieder wundern, wie viele Schauben lose sind.

Kommentar von Hannibal |

Dieser Fehler kann auch von einem defekten RCD (FI) kommen, habe ich schon m ehrfach gehabt.

Kommentar von Roku |

Als Ursache für eine N-Unterbrechung ist auch eine Überlastung des Neutralleiters durch nichtlineare Lasten / Oberwellen möglich. Meist ist dann auch bei vermeintlich gleicher Belastung der 3 Stränge der Neutralleiterstrom nicht Null, sondern kann bei großem Anteil der Oberwelle 3. Ordnung sogar größer als der Leiterstrom sein. Die Messung des Neutralleiterstromes in der zentralen Verteilung mit einem Messgerät, das auch bei nicht-sinusförmigen Strömen den richtigen Effektivwert anzeigt, ist deshalb zur sehr zu empfehlen.

Kommentar von Rehbein |

Vermeintlich STROMLOS?
Es enttäuscht mich etwas, dass hier alle über das offensichtliche Problem diskutieren, aber keiner ein Wort dazu sagt, dass Stromfluss über den Menschen schädlich und nach neuesten Erkenntnissen der AHA auch bis zu 48h später noch tödlich (Kammerflimmern) sein kann.
Sicher wäre an dieser Stelle angebracht auch noch mal an die 5 Sicherheitsregeln und die Fürsorgepflicht des Unternehmers in Sachen Schulung zum Thema "Gefahren des elektrischen Stromes" und Meldepflicht bei einem Arbeitsunfall, denn um einen solchen handelt es sich bei einer elektrischen Durchströmung, zu erinnern.

Kommentar von Ralf S. |

Meines Wissens nach, geht die Gefahr bei einer Stromdurchflutung nicht unbedingt von dem vielzitierten Kammerflimmern aus. Insbesondere Stunden nach der Durchströmung ist meiner Ansicht nach dieser Effekt nicht mehr relevant. Vielmehr besteht nun Gefahr für den Organismus, weil bei der Durchströmung eine mehr oder weniger große Anzahl an Körperzellen zerstört (=meist verbrannt) wurden und diese sich nun zersetzen. Hierbei entstehen der Gesundheit nicht förderliche Zersetzungsprodukte, so dass es zu einer SEPSIS kommen kann. Weiterhin können sich Blut/Gewebebestandteile elektrolytisch zersetzen und zu Gasblasen im Gewebe und Adernsystem führen. Dies kann zu lebensbedrohenden EMBOLIEN führen.

Kommentar von S |

@Ralf S. leider haben Sie mit Ihrer Meinung völlig unrecht. Die von Ihnen beschriebene Sepsis würden bei großen Verbrennungen auftreten nicht aber von einem Schlag. Der jedoch kann dazu führen, dass es neben den regelmässigen gewollten elektrischen Aktivitäten im Reizleitungssystem (P,QRS,T ) zu sog. Extrasystolen kommt die von irgendeinem elektrisch aktiven Gebiet im Herz getriggert wird. Fällt diese Extrasystole in die Vulnerable Phase des Herzzykluses (also die S_T Zeit) werden bereits repolarisierte Gebiete erneut getriggert, andere Bereiche die noch nicht soweit sind jedoch nicht. Dadurch kann es dann zum Kammerflimmern kommen, das innerhalb von Minuten tödlich ist. Die beschrieben Sepsis würde da etwas länger dauern.

Kommentar von Nicolas106 |

Wahre Begebenheit:
Nulleiter Unterbrechung in der Zuleitung des Stromversorgers.
Anlage ab HA am Potentialausgleich (Fundament erder 5,91 Ohm Erdungswiederstand) ebenfalls an der Potischiene Der Schirm des Kabelfernsehanschlusses. ( Erdungswiederstand 0,8 Ohm)
Der komp. Neutralleiterstrom wurde durch den Schirm des Kabels abgeleitet. Kabel abgebrannt

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