Praxis-Guide Erdungssysteme

In der Praxis müssen für den Schutz vor Zündungen durch elektrostatische Ladungen eine Reihe von Verfahrensregeln befolgt werden. Ein wichtiger Faktor ist dabei, dass elektrisch leitende Anlagenteile (inklusive mobilen Anlagenteilen, Personen und Fahrzeugen) mit einer „Erdungsquelle“, die durch Überprüfung als verifizierter Erdungspunkt ausgewiesen wurde, verbunden werden. Ein solcher Erdungspunkt verfügt über eine Verbindung mit der Erdmasse und leitet elektrostatische Ladungen von den Anlagenteilen zur Erde hin ab. Die Menge der durch den Prozess erzeugten Ladungen spielt dabei keine Rolle, da die Erde über eine unendliche Kapazität zum Ausgleich positiver und negativer Ladungen verfügt.

Diese Verbindung von Metallteilen zum Erdungspunkt soll einen Widerstandswert von maximal 10 Ohm besitzen (siehe IEC 60079-32-1 Abschnitt 13.3.1.4 Mobile Metallteile).

Oft erfolgt die Erdung mittels einadriger, passiver Erdungssysteme. Diese bestehen in der Regel aus einem Erdungskabel und Klemmstücken, welche den Kontakt zwischen Objekt und Erdungspunkt herstellen. Hier hat man die Wahl zwischen schraubbaren C-Klemmen und Krokodilklemmen, Erdungszangen und -klammern auf der Objektseite sowie Ringösen als Anschlussmöglichkeit für Erdungsleisten. Doch nicht mit jeder Zange lässt sich der Kontakt zum Objekt optimal sicherstellen. Anlagenteile und Geräte können Anstriche, Beschichtungen, Produktablagerungen oder Rostschichten aufweisen, die den niederohmigen Kontakt zwischen der Erdungsklammer und den zu erdenden Komponenten verhindern können. Ein stabiler elektrischer Kontakt kann in diesen Fällen nur dann hergestellt werden, wenn die Erdungsklammer die kontakthemmenden Schichten durchdringen kann. Die nötige "Bissfestigkeit" bieten hier geprüfte Edelstahlzangen mit Wolframkarbidspitzen, die durch Beschichtungen und Verschmutzungen dringen können. Diese Modelle mit ATEX- und FM-Zertifizierung gewährleisten, dass sie keine potentiellen Zündgefahren beinhalten und über einen genügend hohen Klammerdruck sowie eine elektrische Durchgängigkeit von unter 1 Ohm verfügen.

Passive Systeme sind eine preisgünstige Erdungsmöglichkeit für viele Standard-Anwendungen. Ein Nachteil besteht jedoch in der Sicherstellung des Kontaktes. Nicht nur Beeinträchtigungen durch Produktablagerungen oder Schutzanstriche können zu einer unsicheren Verbindung führen, sondern z.B. auch ein schlechter Zustand der Kabelanschlüsse, korodierte Erdungsanschlüsse oder Kabelbrüche. Dies erfordert eine besonders hohe Umsicht bei der Anwendung. Es liegt hier in der Pflicht des Betreibers, die Erdungsanlagen regelmässig auf ihre Sicherheit zu überprüfen. Das beinhaltet auch die Widerstands-Überprüfung im Ableitpfad. Da dies in der Praxis jedoch häufig nicht geschieht, wird eine schlechte Erdverbindung oft nicht gleich erkannt.

In der Praxis wird die sichere Erdung nicht immer entsprechend konsequent und zuverlässig durchgeführt. Dies betrifft insbesondere auch ortsveränderliche Objekte (z.B. Fässer, Behälter oder IBC), die immer wieder neu zu erden sind. Der Kontakt der Erdungsklammer kann nicht nur durch Produktablagerungen oder Schutzanstriche beeinträchtigt sein – auch Kabelanschlüsse sind möglicherweise verrostet oder in anderweitigem schlechtem Zustand, so dass eine unsichere Verbindung nicht auf den ersten Blick erkennbar ist. Für eine effiziente Kontrolle, besonders bei grösseren Gefährdungen, wurden deshalb aktive Erdungssysteme mit Statusanzeige entwickelt. Diese überwachen die Verbindung mit dem von elektrostatischer Aufladung bedrohten Objekt und signalisieren den Mitarbeitern optisch, ob eine sichere Verbindung zwischen den Objekten bzw. mit dem geprüften Erdungspunkt vorliegt. Wenn die Anzeige auf grün schaltet, wissen die Mitarbeiter, dass sie den Prozess gefahrlos durchführen können. Das Erdungssystem überwacht kontinuierlich die Erdungsschleife, um zu gewährleisten, dass die durch den Prozess erzeugten elektrostatischen Ladungen aus der explosionsgefährdeten Atmosphäre sicher abgeleitet werden.

Die ständig pulsierende grüne LED an einer der Klammern signalisiert, dass zwischen dem betreffenden Objekt, z.B. einem Fass, und dem überprüften Erdungsnetzwerk des Standortes ein Widerstand von 10 Ohm oder weniger vorliegt. Bei einer Unterbrechung der sicheren Erdungsverbindung erlischt die LED-Anzeige. Die Mitarbeiter erkennen somit eindeutig, dass die Gefahr einer statischen Entladung besteht und der Befüllvorgang unterbrochen werden muss. Nun muss die Erdverbindung überprüft werden, bevor der Befüllvorgang fortgesetzt werden darf.

Personen, die für Massnahmen zum Schutz vor elektrostatischen Zündgefahren verantwortlich sind, müssen sich in der Regel zwischen einfachen Klammern und Kabeln und überwachten Erdungssystemen entscheiden. Letztere bieten gleich in vielfacher Hinsicht Vorteile. Zum einen bieten sie höheren Schutz vor elektrostatischen Zündgefahren, da sie die Unversehrtheit der Verbindung mit den Anlagenteilen überprüfen. Weiterhin bieten sie den Mitarbeitern mehr Sicherheit durch das optische Signal, ob eine intakte Erdverbindung vorliegt. Aber auch der Zeitaufwand und die damit verbundenen Kosten für eine Überprüfung der sicheren Verbindung können minimiert werden. Diese mobilen Erdungssysteme eignen sich insbesondere, wenn manuelle Eingriffe in den Prozess eine Automatisierung verhindern. Ein Beispiel hierfür sind Anlagen, in denen grosse Mengen von Fässern und kleineren Behältern per Hand mit brennbaren Flüssigkeiten befüllt werden.