Bericht zur Messung von magnetischen Wechselfeldern und Fehlströmen auf Multimedialeitungen
- Dietrich Moldan
- vor 6 Tagen
- 6 Min. Lesezeit
Am Beispiel eines Einfamilien-Wohnhauses
Auftragnehmer:
Dr. Moldan Umweltanalytik
Dr.-Ing. Dietrich Moldan
Am Henkelsee 13
97346 Iphofen
Tel. 0 93 23 / 87 08-10
Datum der Untersuchungen: Juni bis September 2022
1 Ausgangssituation
Im Rahmen einer Haus- und Schlafplatzuntersuchung auf elektromagnetische Felder wurden bei einem Kunden in seinem Einfamilien-Wohnhaus im Kopfbereich des Kinderbettes magnetische Wechselfelder bis 720 nT ermittelt. Die Werte unterlagen tageszeitlichen Schwankungen.
Für die Lage des Objektes im ländlichen Bereich waren die Felder auffällig, zumal sie nicht nur im Kinderzimmer, sondern im gesamten Haus vergleichsweise erhöht waren.
Die Aufgabe bestand darin, die Ursache zu ermitteln und Maßnahmen zur Reduzierung bzw. Vermeidung vorzuschlagen.
Im örtlichen Bereich dieses Objektes erfolgt die öffentliche Stromversorgung nur über Dachständerleitungen. Auf Anfrage des Bauherrn beim örtlichen EVU vor 8 Jahren wurde mitgeteilt, dass für den Anschluss über ein Erdkabel ein zehnmal höherer Beitrag als bei einer Dachständerleitung fällig wäre. Aus diesem Grunde erfolgte die Entscheidung für einen Anschluss über eine Dachständerleitung.
2 Zusammenfassung
Im Rahmen von Hausuntersuchungen zu elektromagnetischen Feldern wurde festgestellt, dass im Bereich des Kinderbettes magnetische Wechselfelder bis zu 720 Nanotesla mit typischen tageszeitlichen Schwankungen während einer Langzeitmessung von 7 Tagen aufgetreten sind.
Messungen von Differenzströmen auf dem Hauptstromkabel sowie auf der ÜP-Zuleitung (Übergabepunkt, Multimediakabel) von kabel bw, heute Vodafone, ergaben synchron verlaufende Messwerte.
Vergleichsmessungen der magnetischen Wechselfelder im Kinderbett bzw. der Ströme auf dem Multimediakabel ergaben ebenfalls synchron verlaufende Werte.
Auf Anraten von Vodafone wurde der Erdungswiderstand der Elektroanlage durch ein Fachunternehmen geprüft und mit 2,3 Ohm Widerstand als für in Ordnung bezeichnet.
Vodafone teilte mit, dass die Art und Weise der Anschlüsse der ÜP-Zuleitung in diesem Objekt vor 8 Jahren dem damaligen Stand der Technik entsprochen hat.
Aufgrund der Messungen hat sich Vodafone freundlicherweise bereit erklärt, im Rahmen eines Versuches durch den Einbau eines Doppelt Galvanischen Trennglieds DGT zu überprüfen, ob dadurch die Differenzströme auf dem Hauptstromkabel minimiert bzw. beseitigt werden können. Gleichzeitig war es das Ziel, Fehlströme auf dem Schirm der ÜP-Zuleitung zu beseitigen.
Messungen vor und nach dem Einbau des DGT zeigten, dass fortan keine Fehlströme mehr über den Schirm des Multimediakabels liefen.
Trotz des Einbaus des DGT wurde aber festgestellt, dass das Hauptstromkabel immer noch im Mittel 300 mA, in der Spitze bis zu 1,5 A Fehlströme aufwies.
Das zeitweise Abschalten aller Sicherungen in dem Gebäude hatte zum Ergebnis, dass die Fehlströme nach wie vor vorhanden waren. Es handelt sich hierbei um Ströme, die über den PEN-Leiter der Dachständerleitung durch das Gebäude in den Keller gelangen und über den Fundamenterder das Gebäude verlassen.
Im Ergebnis lässt sich zusammenfassen:
Der Einbau eines Doppelt Galvanischen Trennglieds DGT ist von elementarer Bedeutung, um Differenzströme auf dem Mantel der ÜP-Zuleitung zu vermeiden.
Für die offene Kommunikation und Unterstützung bei diesem Vorhaben durch die Vertreter von Vodafone möchten sich der Besitzer des Gebäudes sowie der Autor dieses Berichtes ganz herzlich bedanken.
3 Messungen und Ergebnisse
3.1 Magnetische Wechselfelder im Schlafbereich
Die Langzeitmessungen der magnetischen Wechselfelder erfolgten mit einem 3-dimensional erfassenden Datenlogger während 7 Tagen Messdauer. Das Messintervall betrug 2 sec.
Die Auswertung ergab folgenden Verlauf, wobei der maximale Wert auf der y-Achse 720 nT (Nanotesla) beträgt. Senkrechte Striche wurden jeweils für Mitternacht gesetzt.
Die zeitliche Vergrößerung von 0 bis 24 Uhr am 12. Juni zeigt niedrige Werte bis 7 Uhr und dann wieder ab 19 Uhr. Dazwischen sind es tageszeitlich typische Schwankungen mit höchsten Werten um die Mittagszeit.
3.2 Strommessungen
Bei der Suche nach den Ursachen wurden auch Messungen im Hausanschlussraum im Keller durchgeführt.
Folgendes wurde vor Ort festgestellt:
Die Einspeisung der öffentlichen Stromversorgung erfolgt über ein 4-adriges Kabel mit drei Außenleiter und einem PEN-Leiter.
Im Hausanschlusskasten wurde eine Brücke zwischen dem PE und N Leiter gesetzt.
Es handelt sich somit um ein TN-C Netz.
Gebäudeintern wurde die Elektroinstallation als TN-S System gemäß VDE-Vorgaben ausgeführt. Das bedeutet, dass Neutralleiter und Schutzleiter separat geführt werden.
Die Wasserleitung ist aus Kunststoff und kann somit keine Ströme weiterleiten.
Eine Gasleitung existiert bei diesem Objekt nicht.
Über das Erdreich erfolgten ein Anschluss mit
Telefonleitung
ÜP-Zuleitung (Multimediakabel) von kabel bw
Der Anschluss an das öffentliche Stromnetz erfolgt über eine Dachständerleitung. Das Kabel wird anschließend vom Dachboden über den 1. Stock und das Erdgeschoss bis in den Keller geführt. Auf dem Weg dorthin wurde es auch in der Nähe des Kinderzimmers geführt.
Messungen an dieser Stromleitung sind ausschließlich im Dachgeschoss möglich.
An der Hauptpotentialausgleichsschiene HPA im Keller sind angeschlossen:
der PE Leiter des Gebäudes
der Schirm der ÜP-Zuleitung im Hausanschlusskasten
die F-Stecker am Erdungswinkel und dadurch auch die metallische Lochplatte im Verteilerschrank, auf der die Multimediaanlage befestigt ist
die Heizungsanlage
die metallische hausinterne Wasserleitung
Mit zwei Strommesszangen vom Typ Chauvin Arnoux C 173 und Digitalmultimetern erfolgten erste Strommessungen zum Vergleich der Differenzströme am Stromhauptkabel sowie bei verschiedenen Anschlüssen im Keller.
Es zeigte sich, dass die Stromwerte auf dem Stromhauptkabel sowie auf der ÜP-Zuleitung synchron die gleichen Werte bis zu 8 A aufwiesen.
Auf dem Bandeisen für den Fundamenterder wurden keine Ströme ermittelt.
Zur Verifizierung wurden Langzeitmessungen vom 28.7. um 16:00 Uhr bis zum 02.08.2022 um 15:00 Uhr durchgeführt.
ROT: Magnetische Wechselfelder unter dem Kopfbereich Kinderbett y-Achse bis 720 nT
BLAU: Ströme auf der ÜP-Zuleitung von Vodafone; y-Achse bis 7,5 A
Ergebnis: Die magnetischen Wechselfelder und Fehlströme verlaufen parallel.
3.3 Überprüfung Erdungswiderstand
Nach Gesprächen mit Vodafone wurde darum gebeten, den Erdungswiderstand durch ein Elektrofachunternehmen überprüfen zu lassen.
Die Messungen erfolgten durch einen Elektrofachbetrieb am 23.08.2022 und ergaben bei trockenem Boden, nachdem es mehrere Monate nicht mehr geregnet hatte, einen Wider-stand von im Mittel 2,3 Ohm bei 3 Messungen.
Fotodokumentation
DGT = Doppelt Galvanisches Trennglied
3.4 Einbau eines Doppelt Galvanischen Trennglieds DGT
Die Firma Vodafone hatte anschließend veranlasst, dass am 06.09.2022 ein Doppelt Galvanisches Trennglied DGT in diese ÜP-Zuleitung vor dem Verstärker eingebaut wurde. Im Detail ergaben sich sodann:
Das DGT ist am Potentialausgleich angeschlossen.
Es besteht keine leitfähige Verbindung mehr zwischen dem PE Leiter und dem Kabelschirm von Vodafone.
Die PE Leitung zwischen dem HPA und dem Vodafone-ÜP wurde entfernt.
Es konnten keine Fehlströme mehr auf dem Multimediakabel ermittelt werden.
3.5 Kontrollmessungen
Das DGT wurde am 06.09.2022 um 8:40 Uhr eingebaut.
Um den Effekt dieser Maßnahme zu dokumentieren, erfolgten Langzeitmessungen vom 4.9. um 13:30 Uhr bis zum 8.9.2022 um 16:20 Uhr.
Messung der magnetischen Wechselfelder (nT) unter dem Kinderbett (rote Linie)
Erfassung der Differenzströme (A) auf dem Hauptstromkabel (blaue Linie)
Einbau des DGT am 06.09.2022 um 08:40 Uhr
Ein Vergleich der Stromflüsse (in Ampere) von jeweils 24 Stunden vor und nach dem Einbau des DGT ergibt eine Reduzierung um über 66 Prozent:
Minimum Min, Maximum Max, Mittelwert AVG und Standardabweichung Std
3.6 Stromabschaltung
Nachdem auf dem Multimediakabel keine Ströme mehr zu messen waren, jedoch Differenz-ströme auf dem Hauptstromkabel, wurde nach weiteren Pfaden für den Stromfluss gesucht. Bei gleichzeitigen Messungen der Ströme auf dem Hauptstromkabel und dem Bandeisen für den Fundamenterder konnte festgestellt werden, dass dort im Mittel jeweils ca. 300 mA geflossen sind.
Hier hat sich also ein neuer Parallelpfad zum PEN-Leiter des Hauptstromkabels aufgetan, nachdem der niederohmige Schirm der ÜP-Zuleitung nicht mehr zur Verfügung stand.
Zur Überprüfung, ob es sich hierbei um Ströme aus hauseigenen Verbrauchern oder um Ströme handelt, die über den PEN-Leiter und die Hauptpotentialausgleichsschiene auf den Fundamenterder fließen, wurden am 07.09.2022 in der Zeit von 15:55 bis 16:05 Uhr alle Sicherungen im Haus ausgeschaltet.
Die Auswertung der Messdaten zeigt, dass die Abschaltung aller Sicherungen im Haus keinen Effekt hatte: Der Differenzstrom fiel nicht auf 0 mA ab. Insofern hat sich bestätigt, dass über den PEN-Leiter des Hauptstromkabels Ströme durch das Haus fließen und über den Fundamenterder das Haus verlassen.
Sachkundiger zur Bewertung elektromagnetischer Felder
an Arbeitsplätzen nach DGUV Vorschrift 15 (bisher BGV B 11) und EMFV
Zertifizierter Sachverständiger für Baubiologie gemäß
Berufsverband Deutscher Baubiologen e. V. VDB, DM060319
4 Anhang
4.1 Messgeräte
Die Überprüfung der aktuellen Situation der magnetischen Wechselfelder wurde mit
3-dimensional arbeitenden, frequenzkompensierten Messgeräten Typ Mlog 3D (Merkel-Messtechnik) durchgeführt.
Für die Langzeitaufzeichnungen der magnetischen Wechselfelder wurde ein 3-dimensional messendes Geräte verwendet. Die Abtastrate beträgt 2 Sekunden. Es werden die magne-tischen Flussdichten in den Frequenzbereichen 16,7 Hz und 50-2000 Hz erfasst. Bei der Auswertung ist es möglich, nach Bedarf einen der beiden Frequenzbereiche auszublenden.
Mlog 3D, Merkel Messtechnik; Seriennummer 371 (#3).
Für die Langzeitaufzeichnungen der Differenzströme wurde ein Datenlogger verwendet. Die Abtastrate beträgt 1 Sekunde.
3D-Messgerät EMLog2s der Firma ESTEC, Seriennummer 60089.
Die Datenlogger sind kalibriert und die Prüfmittel werden seitens der DAkkS (Deutsche Akkreditierungsstelle GmbH, früher DKD Deutscher Kalibrierdienst) bzw. durch die PTB (Physikalisch-Technische Bundesanstalt in Braunschweig) überwacht.
Die Messungen der Ströme auf verschiedenen Leitungen erfolgten mit den Stromzangen
Typ Chauvin Arnoux C 173 (#1), SN 115984 GFS
Typ Chauvin Arnoux C 173 (#2), SN 120282 MGS
und die Erfassung der Daten z. T. mit Multimeter
Typ Metrahit 12S, SN M45888140 (#1)
Typ Metrahit 12S, SN M45888403 (#2)
Alle technischen Daten sind beim Auftragnehmer hinterlegt.
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