Isolationsmesser / Isolationsmessgerät

Ein Isolationsmessgerät ist ein wichtiges Messinstrument zur Prüfung von elektrischen Versorgungsleitungen und Verbrauchern, um deren Sicherheit und einwandfreie Funktion sicherzustellen. Ohne elektrische Anlagen und Geräte ist unser normaler Alltag kaum noch vorstellbar. Damit die vom elektrischen Strom ausgehenden Gefahren begrenzt werden, gibt es eine Reihe von Vorschriften. Einige davon betreffen die Isolation elektrischer Leitungen. Diese dient einerseits zum Schutz vor Gesundheitsgefahren durch elektrischen Schlag oder durch Fehlfunktionen von elektrischen Anlagen und Geräten und andererseits zum Schutz vor Bränden. Damit der Strom planmäßig durch Anschlussleitungen, Schalter, Relais und andere Bauteile fließt, müssen diese so isoliert werden, dass unbeabsichtigte Stromabflüsse vermieden werden.

Ob die vorhandene Isolierung ausreichenden Schutz vor Kriech- und Fehlerströmen bietet, kann mit einem geeigneten Isolationsmessgerät geprüft werden. Dazu wird mit dem Isolationsmessgerät eine Prüfspannung erzeugt und dann der elektrische Widerstand zwischen den verschiedenen elektrisch leitfähigen Bauteilen gemessen. Entspricht der gemessene Widerstand mindestens den in der geltenden Norm festgelegten Vorgaben, gilt das Gerät bzw. die Anlage als sicher. Da sich die Isolationseigenschaften durch Alterung, Abnutzung oder Beschädigung verschlechtern können, werden Isolationsmessungen nicht nur bei der Endkontrolle von Geräten und bei der Inbetriebnahme von Maschinen und Anlagen durchgeführt. Für Unternehmen und öffentliche Bereiche ist vorgeschrieben, dass elektrische Verbraucher regelmäßig geprüft werden müssen, damit Stromunfälle und andere Schäden durch mangelhafte Isolation vermieden werden. In Abhängigkeit davon, welche stromführenden Teile überprüft werden müssen, unterscheiden sich die Anforderungen an das Isolationsmessgerät teilweise erheblich. Im folgenden Text gehen wir kurz auf einige der Spezifikationen ein, auf die geachtet werden sollte.

Zu den wichtigsten Merkmalen bei einem Isolationsmessgerät gehören die generierbaren Prüfspannungen und der Maximalwert des messbaren Isolationswiderstandes. Darüber hinaus sind beim Gerätevergleich folgende Punkte zu berücksichtigen:

- Sicherheitsfunktionen
- zusätzliche Messfunktionen
- Speichermöglichkeiten und Schnittstellen
- Betriebsbedingungen und IP-Schutzgrad

Ein wichtiges Kriterium für ein Isolationsmessgerät ist die Höhe der Prüfspannung. Diese Prüfspannung muss höher sein als die Betriebsspannung der jeweils geprüften Geräte und Anlagen. Da zu hohe Spannungen das geprüfte Objekt aber schädigen oder zerstören können, ist es wichtig, mit der richtigen Prüfspannung zu messen. Je nach Prüfobjekt kann diese wenige hundert Volt oder auch mehrere tausend Volt betragen. Deshalb und wegen spezieller Prüfverfahren mit ansteigender Prüfspannung kann fast jedes Isolationsmessgerät verschiedene Prüfspannungen generieren. Übliche Prüfspannungswerte sind beispielsweise 100 Volt für Fernmelde- und Kleinspannungsanlagen, 500 Volt für die Gebäudeinstallation und Haushaltsgeräte und 1.000 Volt für Niederspannungsmotoren und Transformatoren. Bei der Modellauswahl ist darauf zu achten, dass das Isolationsmessgerät die benötigten Spannungswerte für die vorgesehenen Bereiche anbietet. Die meisten Modelle können drei oder vier verschiedene Prüfspannungen generieren. Hier einige Beispiele für gebräuchliche Werte:

- 250 V / 500 V / 1.000 V
- 125 V / 250 V / 500 V / 1.000 V
- 500 V / 1.000 V / 2.500 V / 5.000 V
-1.000 V /2.500 V / 5.000 V / 10.000 V

Isolationsmessungen dürfen nur an spannungsfreien Schaltungen vorgenommen werden. Deshalb muss die Spannungsfreiheit sichergestellt werden, bevor die Prüfleitungen vom Isolationsmessgerät an der Messstelle angeschlossen werden. Einige Gerätemodelle prüfen vor Generierung der Prüfspannung automatisch, ob bereits eine Spannung anliegt. Falls ja, gibt das Isolationsmessgerät eine Warnung aus und startet den Messvorgang nicht. Andere Gerätetypen prüfen die Spannung nicht automatisch vor der Bestimmung des Isolationswiderstandes, bieten aber eine Spannungsmessfunktion, damit der Anwender sicherstellen kann, dass keine Spannung anliegt. Damit wird sowohl die Gefahr von Schäden als auch von Messfehlern durch die zusätzliche Spannung minimiert.

Der Messbereich für den Isolationswiderstand steigt bei einem Isolationsmessgerät in der Regel mit der Höhe der generierbaren Prüfspannung. Der maximal messbare Isolationswiderstand sollte immer deutlich höher liegen als die Widerstände, die nachzuweisen sind. Übliche Werte reichen von 200 Megaohm bei Testspannungen von 250 und 500 Volt über 2.000, 4.000 oder 8.000 Megaohm bis zu 60.000 Megaohm bei 1.000 Volt und bis zu 600.000 Megaohm bei 10.000 Volt Testspannung.

Ein Isolationsmessgerät kann oft mehr als lediglich den aktuellen Isolationswiderstand messen und anzeigen. Auch einfache Gerätetypen bieten oft eine Spannungsmessfunktion für Gleich- und Wechselspannung. Diese Funktion ist sehr praktisch, um vor der Isolationsmessung zu prüfen, ob an der Prüfstelle eine Spannung anliegt. Viele Modelle bieten auch Widerstandsmessungen und Durchgangsprüfungen an und einige auch die Messung von Frequenzen, Stromstärken, Kapazitäten und weitere Multimeterfunktionen. Besitzt das Isolationsmessgerät einen Anschluss für Thermoelemente, können auch Temperaturen bestimmt werden.

PI und DAR Wert
Zur einfacheren Bewertung des Isolationswiderstands können einige Isolationsmessgeräte auch automatisch den Polaritätsindex PI und den dielektrischen Absorptionswert DAR ermitteln. Diese geben das Verhältnis der Isolationswiderstände zu definierten Zeitpunkten nach dem Anlegen der Prüfspannung an. Da bei guter Isolation der Widerstand über längere Zeit ansteigt, kann aus diesen Werten auf die Isolationsqualität geschlossen werden. Der PI Wert wird ermittelt, indem der Widerstand der nach zehn Minuten gemessen wurde durch den Widerstand geteilt wird, der nach einer Minute gemessen wurde. PI Werte von 2 bis 4 sind akzeptabel, Werte oberhalb von 4 bedeuten eine gute Isolationswirkung. Für den DAR Wert wird der nach einer Minute gemessene Widerstand durch den nach 15 oder 30 Sekunden gemessenen geteilt. DAR Werte von 1 bis 1,25 sind akzeptabel, höhere Werte als 1,4 treten bei sehr guten Isolierungen auf.

Guard-Schaltung
Ein Isolationsmessgerät das auch Isolationswiderstände mit Werten von mehr als einem Gigaohm messen soll, sollte dafür mit einer Guard-Buchse ausgestattet sein. Die Guard-Schaltung soll die Verfälschung des Messergebnisses durch Leckströme, Kriechströme und Kapazitätseffekte verhindern. Dazu wird die Guard-Leitung an Oberflächen angeschlossen, auf denen wegen Staub oder Feuchtigkeit Kriechströme entstehen können.

Häufig sollen die mit einem Isolationsmessgerät ermittelten Werte auch dokumentiert werden. Je mehr Anschlüsse und Geräte zu prüfen und gegebenenfalls einzeln zu dokumentieren sind, desto eher ist ein Gerät zu empfehlen, das über komfortable Speichermöglichkeiten und Schnittstellen zur Datenübertragung verfügt. Die Messdaten können dann einfach auf einen Computer übertragen und dort in Listen oder Prüfprotokolle übernommen werden.