Ufer-Erdung: Eine verlässliche Methode für elektrische Sicherheit

Was ist Ufer-Erdung?

Die Ufer-Erdung ist eine Technik zur Erdung elektrischer Systeme, bei der diese mit einer in Beton eingeschlossenen Elektrode verbunden werden. Der Begriff Ufer stammt von Herbert G. Ufer, einem Ingenieur, der diese Methode während des Zweiten Weltkriegs entwickelt hat. Die Ufer-Erdung ist auch als betonummantelte Erdung oder Fundamenterdung bekannt.

Die Ufer-Erdung war nicht nur effektiv, sondern auch wirtschaftlich und einfach zu implementieren. Ufer schätzte die Kosten für die Erdung eines Depots mit seiner Methode auf etwa $60, verglichen mit $5000 für ein herkömmliches Stab- und Gittersystem. Die Erdung von Ufer erforderte auch weniger Wartung und Tests, da die Betonelektrode vor Korrosion und physischen Schäden geschützt war.

Die Ufererdung wurde von der US Army und der Navy und später vom National Electrical Code (NEC) übernommen, der sie 1968 als akzeptable Erdungsmethode anerkannte. Seitdem ist die Ufererdung im Wohn-, Gewerbe- und Industriebereich weit verbreitet, insbesondere in Gebieten mit schlechter Bodenleitfähigkeit oder hoher Blitzaktivität. Die Ufererdung hat sich als zuverlässige und sichere Methode erwiesen, um elektrische Anlagen und Mitarbeiter vor Stromschlägen, Bränden und Überspannungen zu schützen.

Warum wurde die Ufererdung erfunden?

Die Ufererdung wurde als Lösung für ein Problem erfunden, mit dem die US-Armee in den 1940er Jahren konfrontiert war. Die Armee musste ihre Munitionsdepots vor Blitzeinschlägen schützen, aber der Boden in den Wüstengebieten, in denen sich die Depots befanden, war zu trocken und widerstandsfähig, um eine gute Erdung zu gewährleisten. Ufer entdeckte, dass Beton, der zum Bau der Depots verwendet wurde, einen geringen Widerstand aufwies und als effektive Erdungselektrode dienen konnte. Er entwickelte eine Methode, um die Metallteile des elektrischen Systems mit den Betonfundamenten zu verbinden und so ein großes und stabiles Erdungsnetz zu schaffen.

Was sind die Vorteile der Ufererdung?

Die Ufererdung hat mehrere Vorteile gegenüber anderen Arten der Erdung, wie Stab- oder Plattenelektroden. Einige der Vorteile sind:

• Die Ufererdung ist billiger und einfacher zu installieren, da keine Löcher in den Boden gegraben oder gebohrt werden müssen.
• Die Ufererdung ist zuverlässiger und langlebiger, da sie weniger durch Korrosion, Feuchtigkeit, Temperatur oder Bodenbedingungen beeinträchtigt wird.
• Die Ufererdung bietet einen geringeren Widerstand und eine höhere Fehlerstromkapazität, was die Leistung und Sicherheit des elektrischen Systems verbessert.
• Die Ufererdung verringert das Risiko von Blitzschäden, da sie einen niederohmigen Pfad für die Entladung zur Erde schafft.

Wo wird die Ufererdung eingesetzt?

Die Ufererdung ist in Wohn-, Geschäfts- und Industriegebäuden sowie in Telekommunikations-, Energie- und Transportsystemen weit verbreitet. Die Ufererdung eignet sich besonders für Gebiete mit trockenen, felsigen oder sandigen Böden, in denen herkömmliche Erdungsmethoden unwirksam oder unpraktisch sind. Die Ufererdung wird auch vom National Electrical Code (NEC) und dem International Building Code (IBC) als Standardverfahren für die Erdung elektrischer Systeme empfohlen.

Die Ufererdung, auch bekannt als betonummantelte Erdung oder Fundamenterdung, ist eine Methode zur Erdung eines elektrischen Systems, bei der ein Erdungselektrodenleiter mit einem Stahlstab oder -draht verbunden wird, der in das Betonfundament eines Gebäudes eingelassen ist. Der Beton wirkt als Elektrolyt und bietet einen niederohmigen Pfad für die Ableitung von Fehlerströmen und Blitzüberspannungen in die Erde.

Ufererdung und der National Electrical Code 250.52

Gemäß NEC 250.52(A)(3) kann eine betonummantelte Elektrode als Erdungselektrode für jedes elektrische System verwendet werden, wenn sie die folgenden Anforderungen erfüllt:

- Die Elektrode muss aus mindestens 6,0 m (20 ft) elektrisch leitfähigem Betonstahl oder Stäben mit einem Durchmesser von mindestens 13 mm (1/2 Zoll) oder aus mindestens 6,0 m (20 ft) blanken Kupferleitern mit einem Durchmesser von mindestens 4 AWG bestehen.

- Die Elektrode muss mit mindestens 50 mm (2 Zoll) Beton ummantelt sein und sich horizontal in Bodennähe oder vertikal im Betonfundament oder Fundament befinden, das in direktem Kontakt mit der Erde steht.

- Die Elektrode muss durch eine zugelassene Vorrichtung oder Methode, wie z.B. eine exotherme Schweißung, eine gelistete Lasche oder einen gelisteten Druckverbinder, mit dem Erdungsleiter verbunden werden.

Wenn der betonummantelte Elektrodenstab diese Anforderungen nicht erfüllt, muss er dennoch mit dem Erdungssystem verbunden werden, und es muss ein anderer Erdungsstab installiert werden, der die Anforderungen erfüllt, z. B. ein herkömmlicher Erdungsstab

Ufer Inspektionen

Bevor der Beton gegossen wird, muss das Ufer (einbetonierte Elektrode) von einem qualifizierten Elektroingenieur oder einem qualifizierten Prüfer inspiziert werden, um sicherzustellen, dass es den Anforderungen des National Electrical Code (NEC) entspricht. Elektriker, die das Ufer installieren, sollten niemals als Inspektor eingesetzt werden; viele Behörden werden diese Inspektion ablehnen.

Angenommen, der Beton ist bereits gegossen und das Ufer ist für eine Inspektion nicht zugänglich. In diesem Fall muss der Installateur eine Dokumentation vorlegen, die belegt, dass das ufer gemäß den NEC. Dazu können Fotos (die bestimmten strengen Anforderungen genügen), Zeichnungen, Rechnungen oder Zertifikate des Herstellers oder Lieferanten des Leiters oder des Betons gehören. Die Anforderungen an diese Dokumentation sind in der Regel so hoch, dass sie vor Gericht einer genauen Prüfung standhalten muss. Stellen Sie sich nur einmal vor, dass jemand an dem Bauwerk einen Stromschlag erleidet, dann wird die Qualität dieser Dokumentation wichtig. Die meisten Elektriker und Bauherren sind nicht in der Lage, eine Fotodokumentation in Beweisqualität zu erstellen, und die Beauftragung eines Gerichtsmediziner nur um eine Platte zu fotografieren, ist in den meisten Fällen unerschwinglich teuer.

Angenommen, die Dokumentation ist nicht verfügbar oder nicht ausreichend. In diesem Fall müssen der Installateur und der Inspektor davon ausgehen, dass der Erder die NEC-Anforderungen nicht erfüllt und einen anderen Erder installieren, der die Anforderungen erfüllt, z. B. einen herkömmlichen Erdungsstab. In den meisten Fällen ist es am kostengünstigsten, einfach zwei zusätzliche Erdungsstangen zu installieren, die nicht nur die Anforderungen des NEC 250.52 für die meisten Wohngebäude erfüllen, sondern auch die Anforderungen für die Hinzufügung einer zweiten Erdungsstange, wenn die erste Stange nicht die 25-Ohm-Anforderung an die entfernte Erde erfüllt.

Potentialabfalltest an der Uferverbindung einer Betonplatte

Dieser Test misst, wie gut der elektrische Kontakt zwischen dem elektrischen Erdungssystem, der Betonplatte und der entfernten Erde ist, indem er die Methode des Potenzialabfalls anwendet. Hier zeigt der Test 3,77 Ohm zur entfernten Erde an.

Ein weiterer wichtiger Aspekt bei der Inspektion von Ufern ist die Sicherstellung, dass die Platte durchgehend und elektrisch verbunden ist. Das bedeutet, dass es keine Unterbrechungen oder Lücken im Beton gibt, die den Stromfluss durch das ufer unterbrechen würden. Eine nicht durchgängige Platte kann die Wirksamkeit des Ufers als Erdungselektrode verringern und das Risiko von Sprungpotentialen im Haus erhöhen. Stufenpotentiale sind Spannungsunterschiede zwischen zwei Punkten auf dem Boden, die bei Erwachsenen, Kindern oder Tieren, die darauf laufen, elektrische Schläge verursachen können.

Brammenufer-Durchgängigkeitstest

Dieser Test misst die Stärke eines Signals, das über eine große kommerzielle Platte läuft. Dabei wird die Tiefe einer metallischen Struktur im Inneren der Platte an einer bestimmten Stelle gemessen.

Um die Durchgängigkeit der Platte zu überprüfen, kann Dreiym Engineering einen Tonungstest mit einem Tongenerator und einer Sonde durchführen. Der Tongenerator sendet ein Signal durch das Ufer, und die Sonde erfasst es am anderen Ende und in der gesamten Platte. Wenn das Signal klar und gleichmäßig ist, bedeutet dies, dass die Bramme durchgängig und gut verbunden ist. Ist das Signal schwach oder intermittierend, bedeutet dies, dass die Platte Brüche oder Lücken aufweist, die repariert oder mit Kupferdraht überbrückt werden müssen. Dreiym Engineering kann auch die Stellen der Brüche oder Lücken identifizieren und Lösungen zu deren Behebung anbieten.

So ergänzen Sie eine Ufererde, die nicht dem NEC 250.52 entspricht

Wenn Sie nicht über die Dokumentation oder Inspektionen verfügen, die belegen, dass das Ufer die NEC-Anforderungen erfüllt, müssen Sie eine andere Art von Erdungselektrode installieren, die dies tut. Eine der gängigsten und wirtschaftlichsten Optionen ist die Installation eines Erdungsstabs. Ein Erdungsstab ist ein Metallstab, der mindestens 8 Fuß tief in die Erde getrieben wird. Der Stab muss aus Kupfer oder verzinktem Eisen bestehen und einen Mindestdurchmesser von 5/8 Zoll für Kupfer oder 3/4 Zoll für verzinktes Eisen haben. Die Stange muss über eine zugelassene Klemme oder einen Stecker mit dem Erdungsleiter verbunden sein. Die Verbindung muss für die Inspektion zugänglich sein.

Nach dem NEC ist ein einzelner Erdungsstab als Erdungselektrode akzeptabel, wenn er einen Widerstand von 25 Ohm oder weniger gegen die entfernte Erde aufweist. Dieser Widerstand kann jedoch je nach Bodenbeschaffenheit und Feuchtigkeitsgrad variieren. Daher empfiehlt es sich, den Widerstand des Erdungsstabs mit einem so genannten Erdungswiderstandsprüfer zu messen. Das Prüfgerät legt eine bekannte Spannung und Stromstärke an den Erdungsstab an und misst den daraus resultierenden Spannungsabfall.

Wenn der Widerstand des Erdungsstabs mehr als 25 Ohm beträgt, müssen Sie einen zweiten Erdungsstab in einem Abstand von mindestens 6 Fuß vom ersten installieren und diesen parallel mit dem Erdungsleiter verbinden. Der NEC verlangt nicht, dass Sie den Widerstand des zweiten Erdungsstabs messen, solange Sie ihn gemäß den Vorgaben des Codes installieren. Es ist jedoch eine gute Praxis zu überprüfen, ob der Widerstand der kombinierten Erdungsstangen niedriger ist als der Widerstand der einzelnen Erdungsstange.

Dreiym Engineering kann Ihnen bei der Prüfung von Erdungsstäben für Ihr Projekt helfen. Wir verfügen über die Ausrüstung und das Fachwissen, um genaue und zuverlässige Messungen des Erdungswiderstands durchzuführen. Wir können Sie auch hinsichtlich der optimalen Lage und des Abstands der Erdungsstangen beraten und sicherstellen, dass sie ordnungsgemäß an das Erdungssystem angeschlossen sind. Wir können Ihnen einen Bericht zur Verfügung stellen, der die Ergebnisse unserer Tests und die Übereinstimmung Ihrer Erdungsstangen mit den NEC-Normen dokumentiert.

Warum Dreiym Engineering für Uferinspektionen wählen?

Die Inspektion von Ufern ist entscheidend für die Sicherheit und Zuverlässigkeit Ihres elektrischen Systems. Ein Ufersystem, das nicht den NEC-Standards entspricht, kann die Erdung Ihres Systems beeinträchtigen, was zu elektrischen Gefahren, Geräteschäden oder Stromausfällen führen kann. Deshalb brauchen Sie einen vertrauenswürdigen Partner wie Dreiym Engineering, der die Inspektion der Erdungsanlage für Ihr Projekt durchführt.

Dreiym Engineering verfügt über das Fachwissen und die Erfahrung, um Inspektionen von Erdungsanlagen vor oder nach dem Gießen des Betons durchzuführen. Wir haben bereits Hunderte von Inspektionen von Erdungsanlagen durchgeführt. Wir verfügen über qualifizierte Elektroingenieure und Inspektoren, die mit den NEC-Anforderungen und den besten Praktiken für die Installation von Erdungsanlagen vertraut sind. Wir können überprüfen, ob Ihr ufer die Spezifikationen für Größe, Länge, Lage, Ummantelung und Anschluss an den Erdungsleiter erfüllt. Wir können auch Unterlagen zur Verfügung stellen, die unsere Ergebnisse und Empfehlungen unterstützen.

Wenn Ihr Beton bereits gegossen ist und Ihr ufer nicht für eine Inspektion zugänglich ist, können wir Ihnen helfen, die notwendigen Unterlagen zu beschaffen oder vorzubereiten, um zu beweisen, dass Ihr ufer gemäß dem NEC installiert wurde. Wir können Ihre Fotos, Zeichnungen, Rechnungen oder Zertifikate überprüfen und sicherstellen, dass sie den strengen Kriterien für die Abnahme entsprechen. Wir können auch Ihr Erdungssystem auf Widerstand und Durchgang prüfen und einen Bericht über unsere Ergebnisse erstellen.

Bei Dreiym Engineering sorgen wir uns um Ihre Sicherheit und Zufriedenheit. Wir bieten uferinspektionen zu wettbewerbsfähigen Preisen und flexiblen Terminen an. Wir arbeiten mit Bauunternehmern, Hausbesitzern, Architekten und Ingenieuren zusammen, um sicherzustellen, dass Ihr elektrisches System ordnungsgemäß geerdet ist und den NEC-Vorschriften entspricht. Kontaktieren Sie uns um einen Termin für eine Inspektion zu vereinbaren oder um mehr über unsere Dienstleistungen zu erfahren.

Wenden Sie sich immer an Ihren lizenzierten Elektroinstallateur/Planer, um sicherzustellen, dass alle Anforderungen des NEC und anderer anwendbarer Vorschriften erfüllt werden.