Gemäß DIN EN 50522 ist der Reduktionsfaktor r das Verhältnis des Erdungsstromes I_E zur Summe der Nullströme 3I₀ in den Leitern des Betriebsstromkreises einer Drehstromleitung, bei entsprechender Entfernung vom Ort des Kurzschlusses und von der Erdungsanlage der Station bzw. sinngemäß auch von einem Umspannwerk. Der Reduktionsfaktor r berechnet sich damit nach folgender Gleichung:

Im Rahmen der Durchführung von Erdungsmessungen von Umspannwerken ist die Kenntnis über die Größe des Reduktionsfaktors r der für die Erdungsmessung genutzten Leitung zum Gegenerder (Freileitung oder Kabel) eine wesentliche Voraussetzung für die korrekte Bestimmung der Erdungsimpedanz Z_E des Umspannwerkes. Der Reduktionsfaktor r einer Freileitung oder eines Kabels lässt sich sowohl rechnerisch als auch durch Messung bestimmen.

Für die Berechnung von Reduktionsfaktoren für Freileitungen (r_F) und Kabel (r_K) werden in den Normen, Vorschriften und in der elektrotechnischen Literatur entsprechende Berechnungsalgorithmen zur Verfügung gestellt.

Messtechnisch lassen sich die Reduktionsfaktoren r von Freileitungen und Kabeln dadurch bestimmen, indem über die drei beidseitig kurzgeschlossenen und geerdeten Phasenleiter der Gegenerderleitung ein Versuchsstrom I_{V_Rf} mit der Frequenz f des Versuchsstromes I_V der anschließenden Erdungsmessung zum Gegenerder (z. B. Erdungsanlage eines Umspannwerkes oder Freileitungsmastes) gespeist wird und gleichzeitig der summarische Rückstromfluss ΣI_Rück über das/die Erdseile der Gegenerderfreileitung oder über die Schirmleiter des Gegenerderkabels gemessen wird.

Die mathematische Auswertung der Strommesswerte liefert anschließend unter Anwendung der allgemein gültigen Gleichung:

den Reduktionsfaktor r der Gegenerderleitung.

Bei der Messung des Rückstromflusses ist darauf zu achten, dass bei aufeinander folgenden Messungen der Ströme in den Erdseilen einer Gegenerderfreileitung oder in den Schirmleitern eines Gegenerderkabels die Rückströme mit zugehöriger Phasenlage erfasst werden, um durch anschließende vektorielle Addition den summarischen Rückstromfluss ΣI_Rück zu ermitteln.

Darüber hinaus ist bei der Messung des Rückstromflusses in dem/den Erdseil(en) einer Gegenerderfreileitung darauf zu achten, dass die Messung im Bereich der ausgeglichenen Stromverteilung erfolgt, da der durch den Reduktionsfaktor r_F berücksichtigte induktive Rückstromfluss in dem/den Erdseil(en) in den dem Umspannwerk nahen Spannfeldern der Gegenerderfreileitung durch etwa gleichgerichtete Stromanteile der Erdseil-Maste-Kettenleiter-Wirkung überlagert wird. Analog gilt dies auch für ein Gegenerder-Umspannwerk. Bereits die normative Definition des Reduktionsfaktors r weist hier indirekt auf diese Problematik hin. Eine Messung des Rückstromflusses frühestens im 15. Spannfeld nach einem Umspannwerk wird hier erfahrungsgemäß als ausreichend weit entfernt angesehen.

Erfolgt die Messung des Rückstromflusses in dem/den Erdseil(en) einer Gegenerderfreileitung hingegen bereits im ersten Spannfeld nach einem Umspannwerk oder auch beispielsweise an den Endpunkten des/der Erdseiles(e) an den Portalen im Umspannwerk, so führt dies nach mathematischer Auswertung der Messung zu einem Wert, der geringer als der tatsächliche Reduktionsfaktors r_F der Freileitung ist!

Konkret bedeutet dies für eine Erdungsmessung:

1. Wenn die als Gegenerderfreileitung genutzte Leitung auch die Freileitung ist, die im Rahmen der Auswertung der Erdungsmessung den ungünstigsten Erdfehler- bzw. Erdungsstrom in das zu beurteilende Umspannwerk speist, dann werden der Versuchserdungsstrom I_EV als Produkt von Versuchsstrom I_V und gemessenem Reduktionsfaktor r_F1 zu niedrig ermittelt und die daraus sich ergebende Erdungsimpedanz Z_E des Umspannwerkes mit

• zu groß berechnet. Die Erdungsspannung U_E und die Berührungsspannungen U_T im Erdfehlerfall der elektrischen Anlage werden hierbei durch einen „glücklichen Doppelfehler” im Berechnungsablauf richtig berechnet, da der für die Erdungsmessung angewendete zu niedrige Reduktionsfaktor r_F1 auch für die Ermittlung des Erdungsstromes I_E des ungünstigsten Erdfehlers des Umspannwerkes genutzt wird bzw. durch mathematisches Kürzen in den nachstehenden beiden Gleichungen entfällt. Die Erdungsspannung U_E und die Berührungsspannungen U_T ergeben sich damit aus folgenden Gleichungen:

2. Sind hingegen die für die Erdungsmessung genutzte Gegenerderfreileitung und die den ungünstigsten Erdfehler- bzw. Erdungsstrom speisende Freileitung unterschiedliche Leitungen, was in der üblichen Erdungsmesspraxis wegen zur Verfügung stehender Gegenerderfreileitungen keine Seltenheit darstellt, dann wird die Erdungsimpedanz Z_E des Umspannwerkes wiederum zu groß berechnet.Darüber hinaus werden nun aber auch die Erdungsspannung U_E und die Berührungsspannungen U_T im Erdfehlerfall des Umspannwerkes zu groß bestimmt, wenn unterstellt wird, dass  der  Reduktionsfaktor r_F2 der fehlerspeisenden, nicht für die Messung zur Verfügung stehenden, Freileitung korrekt berechnet wird.Ungeachtet dessen, dass Betreiber von Umspannwerken (und auch von Kraftwerken) die korrekte Ermittlung der Erdungsimpedanz Z_E, der Erdungsspannung U_E und der Berührungsspannungen U_T für ihre Anlagen erwarten können, wird der Aspekt zu groß ermittelter Werte verständlicher Weise nur solange auf Akzeptanz stoßen, solange daraus keine unnötigen zusätzlichen Erdungsmaßnahmen abgeleitet werden müssen.Nur für den Fall messtechnisch und rechnerisch gleichgroß ermittelter Reduktionsfaktoren r_F1 und r_F2 wird wiederum nur die Erdungsimpedanz Z_E des Umspannwerkes zu groß berechnet, die Spannungen in diesem Fall nicht.

Fazit:
Die Erläuterungen zeigen auf, dass bei der Ermittlung des Reduktionsfaktors r grundsätzlich und insbesondere des Reduktionsfaktors r_F einer Freileitung besondere Sorgfalt geboten ist. Zur Erzielung durch die aktuellen Normen gesicherter Erdungsmess- und Berechnungsergebnisse für Erdungsimpedanz Z_E, Erdungsspannung U_E sowie Berührungsspannungen U_T und auch Schrittspannungen U_S sollten die Reduktionsfaktoren von Gegenerderleitung und fehlerspeisender Leitung entweder mit den umfangreich in den Normen, Vorschriften und der Literatur zur Verfügung stehenden Hilfsmitteln berechnet oder durch Messung, unter Beachtung der oben stehenden Erläuterungen für die Reduktionsfaktormessung von Freileitungen, ermittelt werden.

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