Wenn die Erdung fehlt!?
Folgen einer fehlenden Tankerdung – Möglichkeiten zur Aus- und Nachrüstung
Bild 1: Beispiel einer fehlenden Erdung und eines fehlenden Potenzialausgleichs bei einem unterirdischen Stahlbehälter.
Bild 2: Potenzialausgleich (PA) mit Kontaktmuttern. Für die nachträgliche Installation des PA können Hutmuttern nach örtlicher Oberflächenbearbeitung des Domdeckels (metallisch blank) durch Kontaktmuttern (Bild rechts) ersetzt werden, die sich anschließend für die Erdung verbinden lassen.
Bild 3: PA-Anschlussplatte am Sattelfuß eines oberirdischen Stahlbehälters.
Bild 4: PA-Anschlussplatte im Domschacht eines unterirdischen Stahlbehälters.
Tankanlagen mit Stahlbehältern, die dem Arbeitsschutzgesetz (ArbSchG) sowie dem Wasserhaushaltsgesetz (WHG) unterliegen, müssen nach den allgemein anerkannten Regeln der Technik (a. a. R. d. T.) errichtet werden. Hierzu existieren u. a. Vorschriften der Berufsgenossenschaften, VDE-Bestimmungen, Technische Regeln zur Betriebssicherheit sowie Arbeitsunterlagen des VdTÜV. Die Praxis zeigt allerdings, dass der sicherheitsrelevante Potenzialausgleich und die Tankerdung oft nicht die erforderliche Beachtung und Umsetzung finden. Die Folgen können enorm sein, angefangen von elektrischen Fehlerströmen und Überspannungen, die zum Ausfall und zur Zerstörung von Geräten führen sowie im schlimmsten Fall die Personensicherheit gefährden.
Die Aufgabe der Tankerdung ist es, elektrische Ströme sicher an das Bezugspotenzial Erde abzuleiten, die bei elektrischen Überspannungen, Erdkurzschlüssen oder im Falle einer Blitzeinwirkung auftreten. Betroffen sind sowohl Anlagen nach dem WHG, als auch Anlagen mit Gas, insbesondere Flüssiggas (LPG). Stahlbehälter und metallene Anlagenteile unterliegen der elektrischen Aufladung durch Flüssigkeitsreibung sowie atmosphärischen Einwirkungen. Die dabei entstehenden Berührungsspannungen gegen Erde können zum elektrischen Schlag führen, wenn sie nicht gemäß DIN VDE 0100-410 (Schutzmaßnahmen gegen elektrischen Schlag) abgebaut werden. Elektrische Überspannungen entstehen auch durch atmosphärische Einflüsse, die gemäß DIN VDE 0100-443 zu behandeln sind. Mit DIN VDE 0100-540 werden Erdungsanlagen und Schutzleiter angesprochen, die den erforderlichen Arbeitsschutz nach den a. a. R. d. T. gewährleisten.
Darüber hinaus gelten für elektrische Aufladungen, die den Gebäudeschutz betreffen, die DIN EN 62305. Der Explosionsschutz findet in DIN EN 60079-14 (DIN VDE 0165-305-1) Berücksichtigung.
Potenzialausgleich
Der örtliche Potenzialausgleich (PA) ist vorgeschrieben für Feuchträume, feuergefährdete sowie explosionsgefährdete Bereiche. Er dient der Herstellung elektrischer Verbindungen zwischen den leitfähigen Teilen der Anlage. Bei der Montage sind die Leiter mit der Haupterdungsschiene im Betriebsgebäude zu verbinden.
Folgen eines fehlenden PA
Für den Fall, dass der PA und die Erdung der metallenen Anlagenteile fehlen, können die elektrischen Einzelladungen der metallenen Anlagenteile nicht an die Bezugserde abgeleitet werden. Dies führt nicht nur zur Gefahr von elektrischen Ladungsansammlungen, die beim Berühren zu Funkenentladungen und damit einen elektrischen Schlag verursachen können. Bei größeren Stahlbehältern kann die Gefahr für Personen so groß sein, dass lebensbedrohliche Situationen entstehen.
Die elektrischen Potenzialunterschiede ungeerdeter Anlagenteile können zudem zu Fehlerströmen führen, welche die Funktion elektronischer Sensoren und die der angeschlossenen elektronischen Geräte nachteilig beeinflussen. Darüber hinaus führen elektrische Überspannungen oft zum Ausfall von Grenzwertgebern (nach TRbF 511) sowie von Füllstands-Messwertgebern. In diesem Zusammenhang verlieren eigensichere Betriebsmittel den Explosionsschutz. Bei Grenzwertgebern, die über keinen PA-Anschluss verfügen, liegt ein Mangel zur funktionalen Sicherheit und zum Explosionsschutz vor.
Bei fehlendem PA kann der kathodische Korrosionsschutz nach TRbF 521 zu elektrischen Überspannungen und zur Zerstörung der Sensoren führen. Auch hier liegt dann der Verlust des Explosionsschutzes vor. Bei Kabelverbindungen zwischen Sensoren und elektrischen Geräten besteht die Möglichkeit zur Übertragung von Potenzialverschleppungen, die insbesondere bei eigensicheren Leitungen ebenfalls zu Funktionsstörungen und zum Geräteausfall führen können. Induktionsspannungen und galvanische Kopplungen haben eventuell die Zerstörung der Kabelisolierung zur Folge.
PA nachträglich erstellen
Eine häufig genutzte Möglichkeit für die nachträgliche Erstellung eines örtlichen PA bieten nachrüstbare Kontaktmuttern (Bild 2). Für die Installation sind die Kontaktflächen am Domdeckel metallisch blank herzurichten, damit ein niederohmiger, strombelastbarer Kontaktwiderstand den Potenzialausgleich bewirken kann. Für oberirdische Stahlbehälter bedeutet dies die Nachrüstung einer PA-Anschlussplatte für die Erdverbindung am Sattelfuß (Bild 3). Bei unterirdischen Stahlbehältern kann die Nachrüstung mit PA-Anschlussplatten im Domschacht vorgesehen werden (Bild 4).
Die Entwicklungen von PA-Anschlussplatten für die Erdung von unterirdischen und oberirdischen Stahlbehältern nach WHG schließt in der Regel auch LPG-Druckbehälter mit ein. Durch die kompakte Bauweise werden damit meist auch die Anforderungen an den Blitzschutz-Potenzialausgleich für Stahlbehälter erfüllt.
Nachrüstung erforderlich
Für die Anlagenerrichtung und Einhaltung des PA sowie der Erdung für Stahlbehälter ist die Umsetzung der VDE-Bestimmungen maßgebend. Darüber hinaus weist die Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin, dort der Ausschuss für Betriebssicherheit (ABS), auf einen Produktmangel hin, sollte der PA an Anlagen fehlen.
Von der Nachrüstung des PA sowie der Erdung sind Stahlbehälter betroffen, die einer technischen Prüfung unterliegen. Hier sind Fachhandwerksbetriebe gefragt, die bestehenden Sicherheitsdefizite zum fehlenden PA und zur fehlenden Erdung zu erkennen bzw. zu beheben.
Autor: Dipl.-Ing. Manfred Templin, Bochum
Bilder: Geocon Engineering e.K., Lünen
